CN102806013A - 纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法 - Google Patents

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周俊波
董鹏宇
李琦
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Abstract

纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法属于膜分离技术领域。本发明将含有碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠的废液用泵打入浓缩液储槽，开启供料泵；开启循环泵，把废液打到纳滤膜组件，废液中Cl-和Na+透过纳滤膜进入透过液槽，而二价CO3 2-被较多的截留，从而实现纯碱生产中废液脱盐处理。本发明使废液中氯化钠含量降低80%以上，从而保障纯碱生产过程中氯化钠不至于富集，实现纯碱生产中废液的循环利用。

Description

纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法
技术领域
本发明属于一种新型的膜分离技术领域，特别涉及纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法。
背景技术
纯碱生产中废液的来源：以天然碱为原料加工生产纯碱中，对于采用溶采方法开采的天然碱矿，采出液组成为含有碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠及其它少量无机盐和不溶杂质的混合物，将采出液经过预处理之后，用蒸发法浓缩溶液使一水碳酸钠结晶析出，然后干燥而成重质碳酸钠成品，起初溶采液中氯化钠含量较少，但随生产能力的增加及注井液的循环利用，溶采液中氯化钠不断富集，随着循环次数的增加，溶采液含盐量不断累积，使之无法再次被利用，最终成为废液。
废液必须进行脱盐处理。如果不进行脱盐处理，而想要生产出合格的纯碱产品，成本会急剧增加，工艺也会更复杂，而且随着循环次数的增加，含盐量不断累积，使之无法再次被利用，只能作为废液排放，不但污染了环境，还造成了资源的浪费。为了使废液能够循环利用，使生产进入良性循环，以保证纯碱产品的优质品率，因此，必须对废液进行脱盐处理。
目前，国内外对天然碱废液脱盐主要根据碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠在不同温度下溶解度的不同，以Na2CO3-NaHCO3-NaCl-H2O四元体系的相律平衡规律进行脱盐，但是此种方法由于受溶解度限制，对废液的脱盐率不高。另外，一些利用天然碱生产纯碱的厂家将无法利用的废液要运送到氨碱厂进行处理，反而增加了自己的运输成本。因此需要研究一种新的脱盐方法，能将盐碱高效分离，提高废液的脱盐率，使废液循环利用。
为此，我们发明了一种盐碱分离的方法，采用膜分离技术，利用纳滤膜装置对废液进行脱盐处理，以提高废液脱盐效率，提高纯碱的质量，使生产进入良性循环。
发明内容
本发明提供一种纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法，以解决废液脱盐率低，无法循环利用的问题。
纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法，其特征在于：
将纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法，纳滤膜装置包括浓缩液槽、渗透液槽、纳滤膜组件、循环泵、供料泵；
脱盐的工艺流程为：首先将纯碱或者小苏打废液，用泵打入浓缩液储槽，开启供料泵以及循环泵，浓缩液槽的废液进入到纳滤膜组件，通过膜的纳滤过程，透过液流入渗透液槽，截留液流回到浓缩液槽；当浓缩液与渗透液流量之比达到1:9到1:4时，停止膜过滤；
以上所述的纳滤膜装置所用的膜是卷式纳滤膜，纳滤膜装置所用的纳滤膜是截留分子量400道尔顿以下的。
本发明将膜分离方法应用于纯碱生产中废液的脱盐处理，通过纳滤膜装置以除去废液中的NaCl，该方法能够解决脱盐时因溶解度的限制而导致脱盐率低的问题，提高废液的脱盐率，进而提高纯碱的质量，实现纯碱生产过程中废液的循环利用，减少废液排放对环境造成的污染，使生产进入良性循环。
附图说明
图1为纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐方法的流程示意图。
1—纳滤膜组件；2—浓缩液流量计；3—渗透液流量计；4—高压泵；5—膜后压力表；6—膜前压力表；7—保安过滤器；8—低压泵；9—浓缩液槽；10—渗透液槽
具体实施方式
脱盐的具体工艺流程为：首先将纯碱或者小苏打废液，具体将含有Na2CO3为10-120g/L，NaHCO3为10-120g/L，NaCl为20-200g/L的废液用泵打入浓缩液储槽，关闭放空阀与外排阀门，打开循环系统上所有阀门，开启低压泵；开启高压泵，调节阀门，按要求控制浓缩液循环流量及膜组件前后压力；记录不同时间流量计与流量计数值；分析化验不同时间浓缩液及渗透液各项指标；当渗透液流量变得非常小时，停止膜过滤。通过离子色谱仪测定废液中NaCl含量的变化，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
以下通过实施例进一步详细说明本发明纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法。
实施例1
按图1所示电解流程图连接各个装置，即：
纳滤膜装置的纳滤膜采用科式2540膜，膜的有效膜面积为2.6m2。
将含有Na2CO3为45g/L，NaCl为170g/L的废液40L经钠型阳离子交换树脂柱进行软化除去其中的Ca2+、Mg2+离子，然后加入到浓缩液槽。
操作方法为：开启低压泵，打开保安过滤器阀门，放空空气，关闭保安过滤器；然后打开高压泵，在高压泵的作用下，浓缩液槽的废液进入到纳滤膜组件，通过膜的纳滤过程，透过液流入渗透液槽，截留液流回到浓缩液槽。调节高压泵阀门，使纳滤过程的操作压力为2.2MPa。运行过程中，废液通过换热器与冷却水进行热量交换来维持料液的温度为25℃。
纳滤膜分离原理：废液经过纳滤膜时，由于纳滤膜的电荷效应和筛分效应，一价Cl-和Na+可以大量透过膜，而二价CO3 2-被较多的截留。
实验开始后，从浓缩液槽和渗透液槽分别取样分析。采用CIC-100离子色谱仪测定废液中NaCl浓度，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
表1是废液盐碱分离效果
Figure BDA00001602473500031
实施例2
装置连接方法和纳滤膜型号同实施例1。
将含有Na2CO3为45g/L，NaCl为170g/L的废液32L经钠型阳离子交换树脂柱进行软化除去其中的Ca2+、Mg2+离子，然后加入到浓缩液槽。
操作方法、纳滤膜型号及纳滤膜分离原理同实例1。调节高压泵阀门，使纳滤过程的操作压力为2.5MPa。运行过程中，废液通过换热器与冷却水进行热量交换来维持料液的温度为25℃。
实验开始后，从浓缩液槽和渗透液槽分别取样分析。采用CIC-100离子色谱仪测定废液中NaCl浓度，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
表2是废液盐碱分离效果
实施例3
装置连接方法同实施例1和纳滤膜型号GE出产的一种卷式膜。
将含有Na2CO3为85g/L，NaCl为45g/L的废液30L经钠型阳离子交换树脂柱进行软化除去其中的Ca2+、Mg2+离子，然后加入到浓缩液槽。
操作方法、纳滤膜型号为GE出产的一种卷式膜，纳滤膜分离原理同实例1。调节循环泵阀门，使纳滤过程的操作压力为2.8MPa。运行过程中，废液通过换热器与冷却水进行热量交换来维持料液的温度为30℃。
实验开始后，从浓缩液槽和渗透液槽分别取样分析。采用CIC-100离子色谱仪测定废液中NaCl浓度，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
表3是废液盐碱分离效果
Figure BDA00001602473500051
实施例4
装置连接方法同实施例1，纳滤膜型号为Vontron出产的一种卷式膜。
将含有Na2CO3为45g/L，NaCl为170g/L的废液35L经钠型阳离子交换树脂柱进行软化除去其中的Ca2+、Mg2+离子，然后加入到浓缩液槽。
操作方法、纳滤膜型号为Vontron出产的一种卷式膜，纳滤膜分离原理同实例1。调节循环泵阀门，使纳滤过程的操作压力为1.8MPa。运行过程中，废液通过换热器与冷却水进行热量交换来维持料液的温度为30℃。
实验开始后，从浓缩液槽和渗透液槽分别取样分析。采用CIC-100离子色谱仪测定废液中NaCl浓度，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
表4是废液盐碱分离效果
Figure BDA00001602473500052
Figure BDA00001602473500061
实施例5
装置连接方法同实施例1，纳滤膜型号为Vontron出产的一种卷式膜。
将含有Na2CO3为45g/L，NaCl为170g/L的废液40L经钠型阳离子交换树脂柱进行软化除去其中的Ca2+、Mg2+离子，然后加入到浓缩液槽。
操作方法、纳滤膜型号为Vontron出产的一种卷式膜，纳滤膜分离原理同实例1。调节循环泵阀门，使纳滤过程的操作压力为1.5MPa。运行过程中，废液通过换热器与冷却水进行热量交换来维持料液的温度为30℃。
实验开始后，从浓缩液槽和渗透液槽分别取样分析。采用CIC-100离子色谱仪测定废液中NaCl浓度，盐酸滴定法测定废液中Na2CO3浓度。
表5是废液盐碱分离效果
Figure BDA00001602473500062
Figure BDA00001602473500071

Claims (1)

1.纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法，其特征在于：
将纳滤膜装置用于纯碱生产中废液脱盐的方法，纳滤膜装置包括浓缩液槽、渗透液槽、纳滤膜组件、循环泵、供料泵；
脱盐的工艺流程为：首先将纯碱或者小苏打废液，用泵打入浓缩液储槽，开启供料泵以及循环泵，浓缩液槽的废液进入到纳滤膜组件，通过膜的纳滤过程，透过液流入渗透液槽，截留液流回到浓缩液槽；当浓缩液与渗透液流量之比达到1:9到1:4时，停止膜过滤；
以上所述的纳滤膜装置所用的膜是卷式纳滤膜；纳滤膜装置所用的纳滤膜是截留分子量400道尔顿以下的。
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