CN104310543B - 电渗析法分离络合态dtpa与硬度离子的方法 - Google Patents

电渗析法分离络合态dtpa与硬度离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，该方法的步骤如下：首先向电渗析装置的阳极室和阴极室内充入Na2SO4溶液，向酸室充入硫酸溶液，向盐室充入溶液；然后向分离室通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，启动直流电源，此时酸室中的氢离子选择性穿过阳离子膜，进入分离室，使得分离室中的废水PH值降到3以下，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子继续选择性穿过阳离子膜进入盐室，DTPA阴离子团无法向相邻的酸室和盐室迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离。本发明的方法可以大规模工业化生产；实现了DTPA与硬度离子的分离，减少了废水排放，有利于环境保护；回收有价值的DTPA溶液，实现资源化利用的目标。

Description

电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说是一种电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法。
背景技术
DTPA是一种螯合剂或掩蔽剂（英文名：Diethylenetriaminepentacetateacid；中文名：二乙烯三胺五乙酸），DTPA具有碱性条件下与硬度离子发生络合反应，酸性条件下与硬度离子发生解离反应的特性。
在水处理行业，螯合剂DTPA常用于抑制水中硬度离子的结垢问题，而产生的络合态DTPA与硬度离子的分离是一个难题，化学上常用的方式是采用有机溶剂萃取，但此方法成本高，不易工业化应用。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，该方法的步骤如下：
首先向安装了至少两个电渗析单元的电渗析装置的阳极室和阴极室内充入1mol/L的Na2SO4溶液，向电渗析装置的酸室充入3～10wt%盐酸溶液，其中最靠近阳极室的酸室内充入3～10wt%硫酸溶液；向电渗析装置的盐室充入3～5wt%CaCl2溶液，其中最靠近阴极室的盐室内充入3～10wt%氯化钠溶液；然后向电渗析装置的分离室通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，启动直流电源通电，电流密度为100～200A/m2，此时酸室中的氢离子在电场作用下，选择性穿过阳离子膜，进入分离室，使得分离室中的废水PH值降到3以下，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子在电场的作用下继续选择性穿过阳离子膜进入盐室，DTPA阴离子团由于处于两个阳离子膜之间而无法向相邻的酸室和盐室迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离；酸室中的氯离子在电场的作用下，选择性透过阴离子膜，进入盐室；盐室得到硬度离子的氯化物；这样就分别回收了DTPA溶液和金属氯化物；
上述的电渗析装置酸室在分离室的左侧，盐室在分离室的右侧，分离室由两片阳离子膜隔离而成，酸室由一片阴离子膜和一片阳离子膜隔离而成，盐室由一片阳离子膜和一片阴离子膜隔离而成，阳极室由电渗析装置壳体内壁与一片阴离子膜隔离而成，阴极室由一片阳离子膜与电渗析装置壳体内壁隔离而成。
所述的通入电渗析装置分离室中废水的硬度离子浓度在500mg/L以内，PH值为7～8。
所述的盐室中采用局部循环的方式形成浓缩的氯化物。
所述的电渗析装置包括绝缘壳体、阳离子膜、阴离子膜、阳极板和阴极板，绝缘壳体内的一侧内壁与一片阴离子膜之间隔离出阳极室，阳极室内设置有阳极板，阳极板通过导线与直流电源连接；绝缘壳体内的另一侧内壁与一片阳离子膜之间隔离出阴极室，阴极室内设置有阴极板，阴极板通过导线与直流电源连接；阳极室和阴极室之间设置有至少两个电渗析单元。
所述的电渗析单元由两片阳离子膜和一片阴离子膜隔离出的酸室、分离室和盐室构成，两片阳离子膜和一片阴离子膜的排列顺序为：阳离子膜—阳离子膜—阴离子膜；酸室、分离室以及盐室从阳极室到阴极室的方向排序为：酸室—分离室—盐室。
所述的阳极板采用不锈钢电极板，阴极板采用钛钌电极板。
所述的阳极室、阴极室、酸室、分离室和盐室分别设置有进液口和出液口。
本发明的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法和现有技术相比，操作简单、可以大规模工业化生产，具有良好的工业化应用前景；使难处理、难降解的DTPA与硬度离子的络合物废水实现了DTPA与硬度离子的分离，减少了废水排放，有利于环境保护；可以回收有价值的DTPA溶液，实现资源化利用的目标。
附图说明
附图１为电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法的流程示意图.
附图2为电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法的电渗析装置的结构示意图。
附图3为电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的电渗析装置的原理示意图。
图中：1、绝缘壳体，2、阳极室，3、阳极板，4、导线，5、阳离子膜，6、进液口，7、分离室，8、盐室，9、阴离子膜，10、酸室，11、阴极板，12、阴极室，13、出液口。
具体实施方式
　首先安装电渗析装置，电渗析装置包括绝缘壳体1、阳离子膜5、阴离子膜9、阳极板3和阴极板11，绝缘壳体1内的一侧内壁与一片阴离子膜9之间隔离出阳极室2，阳极室2内设置有阳极板3，阳极板3采用不锈钢电极板，阳极板3通过导线4与直流电源连接；绝缘壳体1内的另一侧内壁与一片阳离子膜5之间隔离出阴极室12，阴极室12内设置有阴极板11，阴极板11采用钛钌电极板；阴极板11通过导线4与直流电源连接；阳极室2和阴极室12之间设置有至少两个电渗析单元；每个电渗析单元由两片阳离子膜5和一片阴离子膜9隔离出的酸室10、分离室7和盐室8构成，两片阳离子膜5和一片阴离子膜9的排列顺序为：阳离子膜5—阳离子膜5—阴离子膜9；酸室10、分离室7以及盐室8从阳极室2到阴极室12的方向排序为：酸室10—分离室7—盐室8。阳极室2、阴极室12、酸室10、分离室7和盐室8分别设置有各自独立的进液口6和出液口13。
电渗析装置酸室10在分离室7的左侧，盐室8在分离室7的右侧，分离室7由两片阳离子膜5隔离而成，酸室10由一片阴离子膜9和一片阳离子膜5隔离而成，盐室8由一片阳离子膜5和一片阴离子膜9隔离而成，阳极室2由电渗析装置壳体1内壁与一片阴离子膜9隔离而成，阴极室12由一片阳离子膜5与电渗析装置壳体1内壁隔离而成。
实施例1：
采用安装了两个电渗析单元的电渗析装置，向电渗析装置的阳极室2和阴极室12内充入1mol/L的Na2SO4溶液，循环进液流速为30L/h；向电渗析装置的酸室10充入3～10wt%盐酸溶液，其中最靠近阳极室的酸室内充入3～10wt%硫酸溶液，循环进液流速为10L/h；向电渗析装置的盐室8充入3～5wt%CaCl2溶液，其中最靠近阴极室的盐室内充入3～10wt%氯化钠溶液，循环进液流速为15L/h；然后向电渗析装置的分离室7通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，废水的硬度离子浓度在500mg/L以内，PH值为7～8，循环进液流速为12L/h；然后启动直流电源通电，电流密度为100A/m2，此时酸室10中的氢离子在电场作用下，选择性穿过阳离子膜5，进入分离室7，使得分离室7中的废水PH值降到3，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子在电场的作用下继续选择性穿过阳离子膜5进入盐室8，DTPA阴离子团由于处于两个阳离子膜5之间而无法向相邻的酸室10和盐室8迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离；酸室10中的氯离子在电场的作用下，选择性透过阴离子膜9，进入盐室8；盐室8中采用局部循环的方式形成浓缩的氯化物；这样就分别回收了DTPA溶液和金属氯化物，分离室7出水硬度离子含量2.31mg/L。
实施例2：
采用安装了六个电渗析单元的电渗析装置，向电渗析装置的阳极室2和阴极室12内充入1mol/L的Na2SO4溶液，循环进液流速为30L/h；向电渗析装置的酸室10充入3～10wt%盐酸溶液，其中最靠近阳极室的酸室内充入3～10wt%硫酸溶液，循环进液流速为10L/h；向电渗析装置的盐室8充入3～5wt%CaCl2溶液，其中最靠近阴极室的盐室内充入3～10wt%氯化钠溶液，循环进液流速为15L/h；然后向电渗析装置的分离室7通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，废水的硬度离子浓度在500mg/L以内，PH值为7～8，循环进液流速为12L/h；然后启动直流电源通电，电流密度为150A/m2，此时酸室10中的氢离子在电场作用下，选择性穿过阳离子膜5，进入分离室7，使得分离室7中的废水PH值降到2，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子在电场的作用下继续选择性穿过阳离子膜5进入盐室8，DTPA阴离子团由于处于两个阳离子膜5之间而无法向相邻的酸室10和盐室8迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离；酸室10中的氯离子在电场的作用下，选择性透过阴离子膜9，进入盐室8；盐室8中采用局部循环的方式形成浓缩的氯化物；这样就分别回收了DTPA溶液和金属氯化物，分离室7出水硬度离子含量1.52mg/L。
实施例3：
采用安装了十个电渗析单元的电渗析装置，向电渗析装置的阳极室2和阴极室12内充入1mol/L的Na2SO4溶液，循环进液流速为30L/h；向电渗析装置的酸室10充入3～10wt%盐酸溶液，其中最靠近阳极室的酸室内充入3～10wt%硫酸溶液，循环进液流速为10L/h；向电渗析装置的盐室8充入3～5wt%CaCl2溶液，其中最靠近阴极室的盐室内充入3～10wt%氯化钠溶液，循环进液流速为15L/h；然后向电渗析装置的分离室7通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，废水的硬度离子浓度在500mg/L以内，PH值为7～8，循环进液流速为12L/h；然后启动直流电源通电，电流密度为200A/m2，此时酸室10中的氢离子在电场作用下，选择性穿过阳离子膜5，进入分离室7，使得分离室7中的废水PH值降到1，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子在电场的作用下继续选择性穿过阳离子膜5进入盐室8，DTPA阴离子团由于处于两个阳离子膜5之间而无法向相邻的酸室10和盐室8迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离；酸室10中的氯离子在电场的作用下，选择性透过阴离子膜9，进入盐室8；盐室8中采用局部循环的方式形成浓缩的氯化物；这样就分别回收了DTPA溶液和金属氯化物，分离室7出水硬度离子含量0.8mg/L。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (6)

1.电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
首先向安装了至少两个电渗析单元的电渗析装置的阳极室和阴极室内充入1mol/L的Na2SO4溶液，向电渗析装置的酸室充入3～10wt%盐酸溶液，其中最靠近阳极室的酸室内仅充入3～10wt%硫酸溶液；向电渗析装置的盐室充入3～5wt%CaCl2溶液，其中最靠近阴极室的盐室内仅充入3～10wt%氯化钠溶液；然后向电渗析装置的分离室通入含DTPA与硬度离子络合物的废水，启动直流电源通电，电流密度为100～200A/m2，此时酸室中的氢离子在电场作用下，选择性穿过阳离子膜，进入分离室，使得分离室中的废水PH值降到3以下，DTPA与硬度离子发生解离反应，形成游离的DTPA阴离子团和硬度离子，硬度离子在电场的作用下继续选择性穿过阳离子膜进入盐室，DTPA阴离子团由于处于两个阳离子膜之间而无法向相邻的酸室和盐室迁移，从而实现了DTPA与硬度离子的分离；酸室中的氯离子在电场的作用下，选择性透过阴离子膜，进入盐室；盐室得到硬度离子的氯化物；这样就分别回收了DTPA溶液和金属氯化物；
上述的电渗析装置酸室在分离室的左侧，盐室在分离室的右侧，分离室由两片阳离子膜隔离而成，酸室由一片阴离子膜和一片阳离子膜隔离而成，盐室由一片阳离子膜和一片阴离子膜隔离而成，阳极室由电渗析装置壳体内壁与一片阴离子膜隔离而成，阴极室由一片阳离子膜与电渗析装置壳体内壁隔离而成；
所述的电渗析装置包括绝缘壳体、阳离子膜、阴离子膜、阳极板和阴极板，绝缘壳体内的一侧内壁与一片阴离子膜之间隔离出阳极室，阳极室内设置有阳极板，阳极板通过导线与直流电源连接；绝缘壳体内的另一侧内壁与一片阳离子膜之间隔离出阴极室，阴极室内设置有阴极板，阴极板通过导线与直流电源连接；阳极室和阴极室之间设置有至少两个电渗析单元。
2.根据权利要求1所述的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，所述的通入电渗析装置分离室中废水的硬度离子浓度在500mg/L以内，PH值为7～8。
3.根据权利要求1所述的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，所述的盐室中采用局部循环的方式形成浓缩的氯化物。
4.根据权利要求1所述的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，所述的电渗析单元由两片阳离子膜和一片阴离子膜隔离出的酸室、分离室和盐室构成，两片阳离子膜和一片阴离子膜的排列顺序为：阳离子膜—阳离子膜—阴离子膜；酸室、分离室以及盐室从阳极室到阴极室的方向排序为：酸室—分离室—盐室。
5.根据权利要求1所述的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，所述的阳极板采用不锈钢电极板，阴极板采用钛钌电极板。
6.根据权利要求1所述的电渗析法分离络合态DTPA与硬度离子的方法，其特征在于，所述的阳极室、阴极室、酸室、分离室和盐室分别设置有进液口和出液口。
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