CN103288621A - 从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统 - Google Patents

Abstract

一种从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，它的储存散热装置的储液池的腔体内安装有液位传感器和温度传感器，储液池通过管路与动力加热装置连接。动力加热装置的循环泵的入口接储液池，出口与冷却装置连接。冷却装置的冷却器与反应主机连接；收集装置的纯醋酸-水回收池内安装有回收池液位传感器，纯液管一端接冷却器，另一端插入接纯醋酸-水回收池内。控制装置包括主控PLC、变频器、传感器、继电器；循环泵通过变频器与主控PLC连接，各传感器分别与主控PLC连接，本系统采用PLC控制，有效分离出铅和镉重金属离子，得到可重新用于陶瓷浸泡的醋酸溶液，减少环境污染，实现资源回收再利用。

Description

从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统

技术领域

本发明涉及一种主要应用于低浓度醋酸废液的无害化处理与循环利用系统，特别是针对浸泡陶瓷制品后的浓度小于4%且含有铅和镉

重金属离子醋酸溶液的无害化处理与回收的自动控制系统，具体

地说是一种从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统。 

背景技术

对于与食品接触的陶瓷制品中铅镉等重金属溶出量检测，目前国际国内通用的方法是用4%醋酸溶液浸泡检测。为了获得准确的检验数据，需要醋酸溶液充分接触陶瓷制品表面，这一检验过程产生大量的低浓度且可能含有铅、镉重金属离子的废醋酸液。如果直接将这些排放到下水管道中，铅、镉等有害元素会造成水体的污染，而且醋酸还会腐蚀管道。国内外研究过的醋酸溶液处理分离方法很多，主要包括精馏法、溶剂萃取法、中和法、膜分离法、吸附法等，以及上述方法的联合使用。但精馏法、酯化法主要是针对浓度较高的醋酸溶液分离，中和法、膜分离法和吸附法的操作较复杂。低浓度且含有铅镉离子的废醋酸的处理仍未得到妥善解决。所有这些方法均未涉及回收装置的自动控制技术。

经检索，回收醋酸装置的自动控制技术，尤其是陶瓷浸取废液中4%的HAC-H₂O回收装置的自动技术还未见有报道。

发明内容     

   本发明要解决的技术问题是：解决陶瓷浸取废液中重金属对环境的污染和醋酸资源的浪费问题，实现陶瓷浸取废液自动化处理和循环再利用，提供一种针对浸泡瓷器后的浓度小于4%且含有铅和镉重金属离子醋酸溶液，既能有效的分离出铅和镉等重金属离子，又能回收醋酸可重新用于陶瓷浸泡、简单实用的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统。

解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，该系统包括存储散热装置、动力加热装置、冷却装置、收集装置、漏斗联通器和控制装置； 

a所述储存散热装置包括储液池，该储液池的腔体内安装有储液池液位传感器和储液池温度传感器，储液池通过管路与动力加热装置连接；

b所述的动力加热装置主要由循环泵、反应主机、电加热管组成，循环泵的入口接储液池，出口与冷却装置连接；

c所述的冷却装置包括冷却器，回流管，冷却器位于反应主机的上方，与反应主机连接；

d所述的收集装置包括纯液管、纯醋酸-水回收池、收集装置液位传感器，纯醋酸-水回收池位于反应主机的下方，纯醋酸-水回收池内安装有回收池液位传感器，纯液管一端接冷却器，另一端插入接纯醋酸-水回收池内；

e所述的漏斗联通器位于反应主机的侧位，存储散热装置、动力加热装置、冷却装置三者之间用漏斗联通器连接；

f所述的控制装置包括主控PLC、变频器、储液池液位传感器、储液池温度传感器，反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器，继电器；循环泵通过变频器与主控PLC连接，储液池液位传感器、储液池温度传感器，反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器分别与主控PLC连接，电加热管、联通阀、蜂鸣器、变频器通过继电器与主控PLC连接，受控于主控PLC。

进一步地：

所述储存散热系统的储液池设置有a、b两个腔体，a腔体作为供应池通过管路与循环泵连接，提供系统运行的反应液，散热降温的b腔体与溢流管相连，回收存储流回的反应液，腔体a与腔体b之间的下部设置有联通阀，腔体a与腔体b通过联通阀连接，腔体a与腔体b 内分别安装储液池液位传感器和储液池温度传感器。

所述的动力加热系统的循环泵入口接储液池的a腔体，循环泵的出口接冷却器，电加热管在反应主机的下部四周均匀分布，反应主机液位传感器、反应主机温度传感器安装于反应主机的下部。

所述冷却系统的冷却器外部入口接循环泵出口，冷却器外部出口接回流管，冷却器内部入口接反应主机上部，冷却器内部出口接纯液管。

所述收集装置的纯醋酸-水回收池位于反应主机的下方，收集装置的纯液管一端接冷却器出口，另一端插入纯醋酸-水回收池，回收池液位传感器安装在纯醋酸-水回收池的上部。

所述漏斗联通器上部敞开、悬空接入回流管，下部与反应主机联通，侧面上部接溢流管。 

所述的控制系统包括：分布于储液池的两个液位传感器、两个温度传感器、反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器、变频器、继电器、主控PLC、模拟量输入模块和操作面板。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、整套系统采用PLC控制，对工作液面及温度实施实时监测和反馈，实现设备的自动化、智能化控制，降低了劳动强度。

2、设计回收系统内部废液自循环冷却结构，无需外加冷却液，节约资源，节省成本。

3、通过本装置有效分离出铅和镉重金属离子，得到可重新用于陶瓷的浸泡的醋酸溶液，减少环境污染，实现资源回收再利用。

附图说明

图1是本发明陶瓷浸取废液回收醋酸装置结构示意图。

图2是本发明电气控制原理图。

图3是电控系统的连接结构框图。

图4是本发明主控PLC的信号接线图。 

图中：储液池1、进液管2、冷却器3、回流管4、纯液管5、纯醋酸-水回收池液位传感器6、纯醋酸-水回收池7、溢流管8、漏斗联通器9、电加热管10、反应主机11、操作面板12、反应主机液位传感器13、循环泵14、储液池a腔体温度传感器15、储液池a腔体液位传感器16、联通阀17、储液池b腔体温度传感器18、储液池b腔体液位传感器19、变频器20、蜂鸣器21。

具体实施方式

下面参照附图对本发明做进一步的描述。

       本实施例公开的是从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，该系

统分为存储散热装置、动力加热装置、冷却装置、收集装置、漏斗联通器和控制装置等，通过操作控制面板选择手动模式或者自动模式实施。

    系统的结构见图1-4，

见图1，储存散热装置由储液池1和联通阀17组成，储液池1是矩形体，设置有a、b两个腔体，a腔体作为供应池通过管路与循环泵14连接。用于回收存储流回的反应液、并散热降温的b腔体与溢流管8相连。a腔体与b腔体之间的下部设置有联通阀17，a腔体与b腔体通过联通阀17连接在一起。在a腔体内，一侧安装储液池液位传感器16，另一侧安装储液池温度传感器15。在b腔体内，一侧安装储液池b腔体液位传感器19，另一侧安装储液池b腔体温度传感器18。储存散热装置的作用是：储存、回收、冷却待处理液。

见图1，动力加热装置由循环泵14、反应主机11、电加热管10组成，循环泵14的入口与储液池1的a腔体管线连接，循环泵14的出口与冷却装置的冷却器3管线连接，电加热管10设置为多个，在反应主机11的下部四周均匀分布，反应主机11的下部安装反应主机液位传感器13。动力加热装置的作用是：加热反应主机中的处理液和添加剂，通过加热装置加热，充分发生系列化学反应，生成重金属沉淀。其中的醋酸和水升腾扩散至冷却装置，经冷却得到纯净的醋酸水溶液。

见图1，冷却装置由冷却器3，回流管4组成，冷却器3位于反应主机11的上方，与反应主机11连接；冷却器3外部入口接循环泵14的出口，冷却器3外部出口接回流管4，冷却器3内入口接反应主机11上部，冷却器3内部出口接纯液管5。冷却装置的作用是：冷却回流得到纯净的醋酸水溶液。

见图1，收集装置由纯液管5、纯醋酸-水回收池7组成，纯醋酸-水回收池7位于反应主机11的下方，纯醋酸-水回收池5内安装有回收池液位传感器6。纯液管5一端接冷却器3，另一端插入接纯醋酸-水回收池7内，回收池液位传感器6安装在纯醋酸-水回收池7的上部。收集装置的作用是：回收存储纯净的醋酸水溶液。

漏斗联通器9上部敞开、悬空接入回流管4，下部与反应主机线连接联通，侧面上部接溢流管8。漏斗联通器9的作用是：连接存储散热装置、动力加热装置、冷却装置。

本发明的电控系统连接结构见图3，本发明的控制装置由主控PLC，变频器20，储液池a腔体温度传感器15，储液池a腔体液位传感器16, 储液池b腔体温度传感器18，储液池b腔体液位传感器19，反应主机液位传感器13，纯醋酸-水回收池液位传感器6，固态继电器KK-40A，中间继电器KA1、KA2、KA3等组成。循环泵14通过变频器20与主控PLC连接，受控于PLC。储液池a腔体温度传感器15和储液池b腔体温度传感器18通过温度模拟量输入模块与主控PLC连接，受控于主控PLC。储液池a腔体液位传感器16,储液池b腔体液位传感器19，反应主机液位传感器13，纯醋酸-水回收池液位传感器6分别通过液位模拟量输入模块与主控PLC连接，受控于主控PLC。同时温度模拟量输入模块、液位模拟量输入模块将信号传递至PLC。继电器KK-40A、KA1、KA2、KA3分别与主控PLC连接，受控于主控PLC。

本发明的电气控制原理见图 2，中间继电器KA1-KA3的常开触点的进线与L（火线）相连，出线依次分别与蜂鸣器21、联通阀17、变频器20的进线相连；中间继电器KA1-KA3的常开触点的进线与N（零线）相连，出线依次分别与蜂鸣器21、联通阀17、变频器20的零线端子相连；固态继电器KK-40A的常开触点进线与L（火线）相连，出线与加热管10相连；开关电源AC/DC的供电线路同时与火线L和零线N相连组成电气控制回路。

当固态继电器KK-40A的常开触点闭合之后，加热管10得电开始工作。通过调节变频器20的频率来控制循环泵14的排水量。开关电源AC/DC将交流电220V转换为直流电24V，给触摸屏和传感器等用电器进行供电。

如图4所示，AC220V电源分别与PLC的L1端子以及N端子相连接作为PLC的工作电源。PLC输出端子0.0、0.2、0.4、0.6分别与固态继电器和中间继电器KK-40A、KA2、KA1、KA3的控制线圈的一端相连，中间继电器KA1-KA3及KK-40A的另一端同时与N（零线）相连。通过PLC的端子0.0、0.2、0.4、0.6输出信号，驱动相应的继电器线圈动作，为相应的设备供电。

本发明通过操作控制面板选择手动模式或者自动模式。

本发明的主控PLC是SIEMENS S7-200型。

本发明的工作原理：

在自动模式下，首先将待处理液盛入储液池1的a腔体中。启动“系统启动”按钮，主控PLC首先控制变频器20调节循环泵14转速，控制待处理液通过进液管2向反应主机11注入。待处理液在反应主机11内部先流入上部的冷却器3，通过回流管4注入漏斗联通器9上部，同时从漏斗联通器9上口部加入适量的添加剂。混合的待处理液和添加剂一部分通过漏斗联通器9底部的联通管，进入反应主机11；一部分通过漏斗联通器11上部的溢流管8流至储液池1的b腔体中。当反应主机液位传感器13检测到液位到达预订液位之后，向主控PLC发出信号，主控PLC控制继电器KK-40A的线圈得电，常开触点KK-40A闭合，电加热管10开始工作。混合液在反应主机11内加热反应，重金属生成沉淀，留存于反应主机11底部；醋酸和水的混合物在加热达到沸点之后，气化上升至冷却器3，在冷却器3内部遇冷降温，液化为纯净的醋酸水溶液，经纯液管5进入纯醋酸-水回收池7。

随着设备运行，储液池1的b腔体中的液位不断升高，储液池1的a腔体中的液位不断降低，当分别位于储液池1的a、b两个腔体中的液位传感器16、19检测到两腔体液位差到达预订液位差之后，向主控PLC发出信号，主控PLC控制中间继电器KA2的线圈得电，中间继电器KA2的常开触点闭合，联通阀17打开，溶液从储液池1的b腔体流入a腔体。当储液池1的a、b两个腔体中的液位传感器16、19检测到储液池a、b两腔体液位差小于等于预订液位差之后，向主控PLC发出信号，主控PLC控制中间继电器KA2的线圈掉电，其常开触点断开，联通阀17关闭。

随着设备的运行，当储液池1的a、b两个腔体中的液位传感器检测到a、b两腔体的液位均小于预订液位之后，向主控PLC发出信号，主控PLC控制固态继电器KK-40A的线圈失电，其闭合触点KK-40A断开，电加热管10停止加热，循环泵14停止运行，设备停止工作。

随着设备运行，既作为反应液又作为冷却液的反应液，在冷却的过程中不断的吸收热量，也在不断地被加热，其冷却效果也在进一步降低，以至于反应没有必要在进行，因此在储液池1的a腔体设置温度传感器15，当a腔体温度传感器15传感器检测到液体温度达到预定温度之后，向主控PLC发出信号， 主控PLC控制固态继电器KK-40A的线圈失电，其闭合触点断开，加热管10停止加热，循环泵14停止运行，设备停止工作。在自动模式下，操作人员可以通过操作面板设定循环泵14的流量，设定循环泵14的开闭条件，设定储液池1液体温度限值。

在手动模式下，操作人员可通过操作面板 手动控制各个分系统的运行，以及手动设定循环泵14流量，设定循环泵14开闭条件，设定储液池1液体温度限值。

以上仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，任何在本发明的设计思想和原则之内做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围值内。

Claims (9)

1.一种从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，该系统包括控制装置、存储散热装置、动力加热装置、冷却装置、收集装置和联通漏斗，其特征在于：

a.所述的控制装置包括主控PLC、变频器、按照位置和功能设置的多个传感器和继电器，多个传感器分别与主控PLC连接，将测量值传送给PLC，变频器和多个继电器分别与主控PLC连接，受控于主控PLC；

b.所述储存散热装置包括储液池，该储液池的腔体内安装有传感器，储液池通过管路与动力加热装置连接；

c.所述的动力加热装置主要由循环泵、反应主机、电加热管组成，循环泵的入口接储液池，出口与冷却装置连接；

d.所述的冷却装置包括冷却器，回流管，冷却器位于反应主机的上方，与反应主机连接；

e.所述的收集装置包括纯液管、纯醋酸-水回收池、收集装置液位传感器，纯醋酸-水回收池位于反应主机的下方，纯醋酸-水回收池内安装有传感器，纯液管一端接冷却器，另一端插入接纯醋酸-水回收池内；

f.所述的漏斗联通器位于反应主机的侧位，存储散热装置、动力加热装置、冷却装置三者之间用漏斗联通器连接。

2.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述的多个传感器是储液池液位传感器、储液池温度传感器，反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器；储液池液位传感器、储液池温度传感器，反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器分别与主控PLC连接，受控于主控PLC。

3.根据权利要求1或2所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述储存散热系统的储液池设置有a、b两个腔体，a腔体作为供应池通过管路与循环泵连接，提供系统运行的反应液，散热降温的b腔体与溢流管相连，回收存储流回的反应液，腔体a与腔体b之间的下部设置有联通阀，腔体a与腔体b通过联通阀连接，腔体a与腔体b 内分别安装储液池液位传感器和储液池温度传感器。

4.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述的动力加热系统的循环泵入口接储液池的a腔，循环泵的出口接冷却器，循环泵通过变频器与主控PLC连接，流量受控于主控PLC。

5.根据权利要求1或2所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述的反应主机的下部四周均匀分布有电加热管在，反应主机内的下部安装有反应主机液位传感器、反应主机温度传感器。

6.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述冷却系统的冷却器外部入口接循环泵出口，冷却器外部出口接回流管，冷却器内部入口接反应主机上部，冷却器内部出口接纯液管。

7.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述收集装置的纯醋酸-水回收池位于反应主机的下方，收集装置的纯液管一端接冷却器出口，另一端插入纯醋酸-水回收池，纯醋酸-水回收池内的上部安装有回收池液位传感器。

8.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述联通漏斗上部敞开、悬空接入回流管，下部与反应主机联通，侧面上部接溢流管。

9.根据权利要求1所述的从陶瓷浸取废液中自动回收醋酸的系统，其特征在于，所述的控制系统包括：分布于储液池的两个液位传感器、两个温度传感器、反应主机液位传感器、纯醋酸-水回收池液位传感器、变频器、继电器、主控PLC、模拟量输入模块和操作面板。

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