CN103073131A - 一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺 - Google Patents

一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，包括以下步骤：首先将溴化废水经微孔滤膜过滤；然后将溴化废水通入双极膜电渗析装置的盐室，双极膜电渗析装置的酸室、碱室通入自来水，双极膜电渗析装置两端的电极液通入Na2SO4溶液；最后启动双极膜电渗析装置，回收酸碱。本发明将双极膜电渗析技术用于难降解金刚烷胺溴化制药废水的处理，实现了废水中的无机酸碱的回收。本发明的优点是：可去除含溴废水中溴离子，脱盐率达95％以上，氢离子浓度从2.95mol/L下降至0.003mol/L以下，避免了二次污染；使高浓度难降解的制药废水成为可生化降解的有机废水，经生化处理后达标排放；且治理效果好，操作方便，具有良好的应用前景。

Description

一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺
技术领域
本发明涉及一种强酸性、多无机离子废水的处理及从废水中回收酸碱的工艺，属于废水处理领域。 
技术背景
金刚烷胺由Jaekson于1963年首先报道，是最早用于抑制流感病毒的抗病毒药物。我国于1970开始生产，产量巨大。目前国内金刚烷胺化学合成生产工艺主要采用以双环戊二烯为起始原料，经异构化、溴化、胺化得到金刚烷胺。 
本专利处理的废水为溴化工艺段所产生的废水。溴化废水为强酸性，溶解性总固体含量高的废水，其中主要的无机污染离子为Br-、SO3 2-、SO4 2-、Na+等。目前主要处理方式为与生活废水混合后经生化处理排放，这种处理方式不仅造成了环境污染，还浪费了大量珍贵的可回收资源。 
发明内容
针对上述问题，本发明从废水处理和资源的回收利用两方面着手，研究一种高效、快速、经济的处理溴化废水的工艺。在处理废水的同时，回收大量酸和碱，实现循环再利用。 
本发明采用双极膜电渗析技术处理溴化废水，通电后溴化废水中的带电离子进行选择性迁移，阳离子通过阳膜迁移到碱室与双极膜解离出的氢氧根结合生成碱，阴离子通过阴膜迁移到酸室与双极膜解离出的氢离子结合生成酸，这样不仅将废水中的阴阳离子去除，还能得到具有回收价值的酸和碱。 
本发明的目的在于：提供一种用于金刚烷胺溴化废水处理及回收酸碱的方法和工艺。 
本发明的主要技术方案是：一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及回收无机酸碱的方法，其特征包括下述步骤：将溴化废水经微孔滤膜过滤，以去除废水中的悬浮物。当溴化废水氢离子浓度超过1.5mol/L时应适当稀释，控制待处理废水氢离子浓度在1.5mol/L以内。将经过过滤处理的溴化废水通入双极膜电渗析装置的盐室，并且双极膜电渗析装置的酸室、碱室进水均为一般自来水，极液进水为1mol/LNa2SO4溶液；电流密度为50-500A/m2，膜表面流速为2-8cm/s。经双极膜电渗析处理回收到的酸液，可进一步采用蒸馏法分离得氢溴酸和硫酸。 
其中双极膜电渗析装置组成如下：阴极采用钛涂钌电极；阳极采用不锈钢电极。双极膜电渗析采用三隔室设计，每组隔室分别由1张阳离子交换膜、1张阴离子交换膜和1张双极 膜构成。通电后溴化废水中的带电离子进行选择性迁移，阳离子通过阳离子交换膜迁移到碱室与双极膜解离出的氢氧根结合生成碱，阴离子通过阴离子交换膜迁移到酸室与双极膜解离出的氢离子结合生成酸，这样不仅将废水中的阴阳离子去除，还能回收到具有一定价值的酸和碱。 
双极膜电渗析技术采用局部循环进水处理，确保酸室和碱室回收的酸和碱的浓度在1-10％左右，当浓度达到设定值时回收酸碱，再加入新的自来水，如此循环进行；当盐室浓度达到预设处理要求时，将盐室处理后废水排出再加入新的溴化废水。 
双极膜电渗析设备运行过程中采用管道循环冷凝措施，控制水温5-40℃；当温度超过40℃时，设备应停止运行。 
本发明的积极效果是： 
(1)对高浓度难降解的制药废水-金刚烷胺溴化废水处理后，脱盐率达95％以上，氢离子浓度从2.95mol/L下降至0.003mol/L以下，使高浓度难降解的制药废水成为可生化降解的有机废水，经生化处理后达标排放。 
(2)高浓度难降解的制药废水中高浓度无机离子Br-被分离回收，实现了废水处理达标排放和分离回收资源化利用的目标。 
(3)治理效果好、操作不复杂，具有良好的工业化应用前景。 
附图说明
附图1为本发明一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺的技术路线框图。 
附图2为本发明中采用的双极膜电渗析装置的原理示意图。 
附图3为本发明中采用的双极膜电渗析装置的结构示意图。 
具体实施方式
以下通过实施例进一步解释本发明的方法，但是，本发明的实施不限于以下形式。 
实施例1： 
一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及回收无机酸碱的方法，其特征包括下述步骤：将溴化废水经微孔滤膜过滤，以去除废水中的悬浮物。当溴化废水氢离子浓度超过1.5mol/L时应适当稀释，控制待处理废水氢离子浓度在1.5mol/L以内。将经过过滤处理的溴化废水通入双极膜电渗析装置的盐室，并且双极膜电渗析装置的酸室、碱室进水均为一般自来水，极液进水为1mol/L Na2SO4溶液；电流密度为50-500A/m2，膜表面流速为2-8cm/s。经 双极膜电渗析处理回收到的酸液，可进一步采用蒸馏法分离得氢溴酸和硫酸。 
采用10组双极膜-阳膜-阴膜三极室结构单元，循环进水，盐室起始为溴化废水，酸室、碱室起始为水，极液为1mol/LNa2S04溶液，三极室循环进水量均为1L，盐室循环进水流速为20L/h，酸室、碱室循环进水流速为15L/h，极液循环进水流速为40L/h，电流密度100A/m2，结果见表1。 
实施例2： 
采用10组双极膜-阳膜-阴膜三极室结构单元，循环进水，盐室起始为溴化废水，酸室、碱室起始为水，极液为1mol/LNa2SO4溶液，三极室循环进水量均为1L，盐室循环进水流速为20L/h，酸室、碱室循环进水流速为15L/h，极液循环进水流速为40L/h，电流密度200A/m2，结果见表1。 
实施例3： 
采用5组双极膜-阳膜-阴膜三极室结构单元，循环进水，盐室起始为溴化废水，酸室、碱室起始为水，极液为1mol/LNa2S04溶液，三极室循环进水量均为1L，盐室循环进水流速为15L/h，酸室、碱室循环进水流速为10L/h，极液循环进水流速为30L/h，电流密度200A/m2，结果见表1。 
表1实施例1-3结果 
Figure BSA00000831676900031

Claims (5)

1.一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，按如下步骤进行：首先将溴化废水经微孔滤膜过滤；然后将溴化废水通入双极膜电渗析装置的盐室，双极膜电渗析装置的酸室、碱室通入自来水，双极膜电渗析装置两端的电极液通入Na2SO4溶液；最后启动双极膜电渗析装置，回收酸碱。 
2.根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，其特征在于：过滤溴化废水的微孔滤膜的孔径不大于0.45μm。 
3.根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，其特征在于：双极膜电渗析装置的阴极采用钛涂钌电极；阳极采用不锈钢电极。双极膜电渗析采用三隔室设计，每组隔室分别由1张阳离子交换膜、1张阴离子交换膜和1张双极膜构成。 
4.根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，其特征在于：当经过微孔滤膜过滤的溴化废水氢离子浓度超过1.5mol/L时应稀释，控制待处理废水氢离子浓度在1.5mol/L以内。 
5.根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，其特征在于：经双极膜电渗析处理回收到的酸液浓度为1-10％，采用蒸馏法分离得氢溴酸和硫酸。 
根据权利要求1所述的一种双极膜电渗析技术处理金刚烷胺溴化废水及无机酸碱回收工艺，其特征在于：双极膜电渗析装置运行过程中采用管道循环冷凝措施，控制水温5～40℃；当温度超过40℃时，设备停止运行。 
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