CN104961139A - 一种双极膜电渗析再生钠型分子筛系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,所述系统包括双极膜电渗析器、碱液罐、料液罐、酸液罐、脱钠离子交换柱;脱钠离子交换柱包括空心腔体、上盖、下盖;空心腔体的上端、下端分别与上盖、下盖螺纹密封连接;上盖设有第一通孔,下盖设有第二通孔,第一通孔、空心腔体、第二通孔形成液体通道;空心腔体内壁沿圆周方向设有2个平行的环形台阶,分别用于放置2个多孔板;第一通孔处设有上端pH传感器、第二通孔处设有下端pH传感器。本发明可实现钠型分子筛在线连续离子交换脱钠,可以有效提高钠型分子筛脱钠效果,节约脱钠费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钠型分子筛离子交换脱钠系统及其使用方法,更具体说是一种应用双极膜电渗析水处理技术在线连续处理钠型分子筛离子交换脱钠系统及其使用方法。
背景技术
钠型分子筛,包括八面沸石,β沸石,丝光沸石,ZSM系列沸石,尤其是催化裂化催化剂生产中用到的Y型分子筛,上述Na型分子筛制备的传统工艺均采用铵盐和稀土交换的方法降低钠含量,以提高沸石分子筛催化剂的活性和稳定性。
要使沸石分子筛以及含分子筛活性组分的催化剂中的钠含量满足使用要求,往往需要采用过量铵盐交换改性,因此产生含大量氨氮物质的工业废水。铵交换过程过滤液中氨氮含量一般为4000~1000mg/L,交换后洗涤水中氨氮含量为150~1500mg/L。若直接排入水体,容易引起水中藻类和其他微生物大量繁殖,导致水体富营养化。水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐,亚硝酸盐与蛋白质结合会形成亚硝肢,是一种强致癌物质,对人体健康极为不利。生态环境方面,氨氮对水体造成污染,使水生动植物中毒而死亡。因此,我国现行地表水、地下水、污水综合排放标准和渔业水质标准中均规定了氨氮的浓度限值,国家一级排放标准为15mg/L,二级排放标准为50mg/L。
因此,为了满足日益严格的环保法规以及工厂提高经济效益的要求,迫切需要开发绿色环保并可以提高经济效益的对分子筛进行离子交换的技术。
CN102049193A公开了一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法,该方法包括:采用双极膜电渗析对含有离子的溶液进行双极膜电渗析,从而制备酸液或碱液;将所述酸液或碱液与含有可交换基团的固体物质进行离子交换,并将交换得到的浆液进行固液分离,将固液分离得到的液相循环用作双极膜电渗析中的含有离子的溶液。由于钠型分子筛脱钠过程要求浆液体系pH大于3,否则将破坏其晶体结构,而依照该法实践易造成双极膜电渗析产酸过量,破坏钠型分子筛结构,且双极膜电渗析过程存在不连续,操作繁杂等缺点。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足,本发明提供一种可实现钠型分子筛在线连续离子交换脱钠,可以有效提高钠型分子筛脱钠效果,节约脱钠费用的双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统及其使用方法。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,所述系统包括双极膜电渗析器、碱液罐、料液罐、酸液罐、脱钠离子交换柱;
所述双极膜电渗析器为三隔室结构,双极膜电渗析系统的两侧为极液室,所述极液室分别为阳极室和阴极室,两侧极液室中间为电渗析隔室,电渗析隔室中双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜间隔排列构成酸室、料液室、碱室;
所述脱钠离子交换柱包括空心腔体、上盖、下盖;所述空心腔体的上端、下端分别与上盖、下盖螺纹密封连接;所述上盖设有第一通孔,下盖设有第二通孔,第一通孔、空心腔体、第二通孔形成液体通道;所述空心腔体内壁沿圆周方向设有2个平行的环形台阶,从上到下分别为第一环形台阶和第二环形台阶,所述第一环形台阶和第二环形台阶分别用于放置第一多孔板和第二多孔板,使第一多孔板和第二多孔板相互平行,并且垂直于液体通道的方向;所述上盖的第一通孔设有可伸入空心腔体的第一延长段,第一延长段的底部表面与第一多孔板的顶部表面触接,所述下盖的第二通孔设有可伸入空心腔体的第二延长段,第二延长段的顶部表面与第二多孔板的底部表面触接,所述的第一延长段、第二延长段分别用于固定2个多孔板,所述上盖的第一通孔处设有上端pH传感器、下盖的第二通孔处设有下端pH传感器;
进一步,所述上盖底部第一通孔的外侧设有一环形向内的第一凹槽,所述下盖顶部第二通孔的外侧设有环形向内的第二凹槽,所述第一凹槽内表面与空心腔体的上端外表面为螺纹配合;所述第二凹槽内表面与空心腔体的下端外表面为螺纹配合。
更进一步,所述第一延长段、第二延长段分别与空心腔体恰好相嵌套。
所述脱钠离子交换柱在工作状态时,将两个多孔板放置于中心腔体的两个环形台阶上,待脱钠的钠型分子筛装填于两个多孔板之间,然后将上盖、下盖与空心腔体旋紧密封,多孔板通过上盖的第一通孔的第一延长段以及下盖的第二通孔的第二延长段压紧固定。
所述料液罐的出口通过液体泵d和阀门V连通双极膜电渗析器的料液室的入口,料液室的出口连通料液罐的入口;
所述碱液罐的出口通过液体泵c和阀门VI连通双极膜电渗析器碱室的入口,碱室的出口连通碱液罐的入口;
所述酸液罐的出口通过液体泵b后分为两个支路,第一支路通过阀门I连通脱钠离子交换柱的底端通孔入口,第二支路通过阀门III连通双极膜电渗析器的酸室入口;酸室的出口连通酸液罐的入口;
脱钠离子交换柱竖直放置;
脱钠离子交换柱的顶端通孔出口连通两个支路,第三支路通过液体泵a和阀门II连通脱钠离子交换柱的底端通孔入口;第四支路通过阀门IV连通双极膜电渗析器的酸室入口。
本发明中,描述脱钠离子交换柱时,上盖、下盖用于区分不同部件,但并不表示脱钠离子交换柱的放置方向,脱钠离子交换柱竖直放置时,上盖可以在顶端也可以在底端,因此在描述脱钠离子交换柱的连接关系时,用顶端和底端来表示竖直的上下关系,而不用上盖、下盖来表示。
本发明还提供利用所述双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统进行再生钠型分子筛的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)脱钠离子交换柱内装填待脱钠的钠型分子筛:将两个多孔板放置于中心腔体的两个环形台阶上,待脱钠的钠型分子筛装填于两个多孔板之间,然后将上盖、下盖与空心腔体旋紧密封,多孔板通过上盖的第一通孔的第一延长段以及下盖的第二通孔的第二延长段压紧固定;
开启顶端pH传感器和底端pH传感器,此时所有阀门处于关闭状态;
(2)双极膜电渗析处理:
A、分别向酸液罐、碱液罐加入纯水,在料液罐加入分子筛脱钠后的含盐废水,开启阀门I、III、IV、V和VI,启动液体泵b、c、d,使酸液罐的纯水通入酸室,碱液槽的纯水通入碱室,料液罐中分子筛脱钠后的含盐废水通入料液室,并在极液室中加入质量浓度1-3%的硫酸溶液,将双极膜电渗析系统的阳极、阴极分别与直流稳压电源正负极相连,启动电源,进行电渗析处理;
B、双极膜电渗析处理过程中,在碱室得到碱溶液,经碱室出口回到碱液罐,然后再通入碱室循环;料液室得到双极膜电渗析处理后的母液废水,经料液室出口回到料液罐,然后再通入料液室循环处理;酸室得到酸溶液,经过液体泵b后分为2个流路,第一流路是通过第一支路,经过阀门I进入脱钠离子交换柱的底端入口,从顶端出口流出,此时阀门II所在的第三支路处于关闭状态,因此脱钠离子交换柱顶端出口的流出液通过连通双极膜电渗析器酸室入口的第四支路,经阀门IV回到酸液罐;酸室得到的酸溶液经过液体泵b后的第二流路是通过第二支路,经阀门III直接回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(3)调节阀门I,调节第一支路内的酸液流量使离子交换柱内的分子筛处于湍流状态,监控脱钠离子交换柱的出入口两端pH变化;当底端入口端pH传感器显示pH低于3时,关闭阀门I和IV,开启阀门II和液体泵a,使脱钠脱钠离子交换柱在湍流状态下进行自循环,液体流路的方向是从脱钠脱钠离子交换柱的底端入口进入,从顶端出口流出,然后通过第三支路,经阀门II和液体泵a回到脱钠脱钠离子交换柱的底端入口,形成内部循环;
此时酸室得到的酸溶液,经过液体泵b直接通过第二支路回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(4)顶端pH传感器和底端pH传感器显示差值稳定在0.01~0.5之间1~24h后,关闭阀门II和液体泵a,取出交换柱内的浆液,更换新一批待脱钠的钠型分子筛;
(5)开启阀门I和阀门IV,重复操作步骤(2)B~(4),步骤(4)取出的浆液经固液分离,液相为分子筛脱钠后的含盐废水,固相干燥后即为脱钠分子筛,分子筛脱钠后的含盐废水可作为料液加入双极膜电渗析料液罐。
进一步,所述步骤(1)中,待脱钠的钠型分子筛的装填体积一般为两个多孔板之间的空间体积50%~80%。
多孔板优选孔径为50~200μm的多孔板,材质优选为PVDF烧结板。
所述步骤(2)中,本发明实施例中,双极膜电渗析时控制极液室流量200~300L/h,控制料液室、碱室、酸室的流量400~500L/h,保证各隔室进口压力均不超过0.02MPa,控制双极膜电渗析系统中双极膜及阴、阳离子交换膜的电流密度为30-50mA/cm2,控制料液、酸液、碱液的温度为30℃。
所述步骤(2)B中,在碱室得到碱溶液,所述碱溶液为氢氧化钠溶液,酸室得到酸溶液,所述酸溶液为硫酸溶液。
进一步,所述方法还可以包括步骤(6):
(6)(a)步骤(5)得到的分子筛脱钠后的含盐废水作为料液加入双极膜电渗析料液罐,按照步骤(2)B~(5)重复操作,用双极膜电渗析系统处理;
(b)当料液室中的料液电导率降低至1.00ms/cm以下时,将料液室中的废水排出其总体积的80~90%,得到处理后的母液废水,同时料液室中再加入与排出的废水等体积的未处理的分子筛脱钠后的含盐废水,酸室、碱室中溶液不进行置换,保持不变;
(c)循环操作步骤(a)~(b),直至酸室中硫酸溶液质量浓度达到10%以上或碱室中的氢氧化钠溶液质量浓度达到20-25%,用纯水置换80~90%体积的硫酸溶液或用纯水置换80~90%体积的氢氧化钠溶液,其它保持不变;
(d)循环操作步骤(a)~(c),分别制得质量浓度10%以上的硫酸溶液和质量浓度20-25%的氢氧化钠溶液,并得到处理后的母液废水。
所述步骤(3)中,所述的湍流状态是指分子筛颗粒均处于无规则运动状态,这是本领域技术人员公知的一种流动状态。本发明实施例中湍流状态的流量一般保持在300~500L/h。
本发明中制得的氢氧化钠溶液可回收用于钠型分子筛模板剂的制备。
本发明中所述钠型分子筛为Y型分子筛、X型分子筛、ZSM系列分子筛、丝光沸石分子筛、β沸石分子筛中的一种或两种以上。
本发明可实现钠型分子筛在线连续离子交换脱钠,可以有效提高钠型分子筛脱钠效果,节约脱钠费用。
附图说明
图1本发明双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统装置示意图。
图2本发明脱钠离子交换柱装置平面分解示意图。
图3本发明脱钠离子交换柱装置立体分解示意图。
图1~3中:1-料液罐,2-碱液罐,3-双极膜电渗析器,4-酸液罐,5-脱钠离子交换柱,6-上端pH传感器,7-上盖,8-第一延长段,9-多孔板,10-空心腔体,11-环形台阶,12-下盖,13-下端pH传感器,14-第一通孔,15-第二通孔,16-第一凹槽。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。本发明的保护范围不限于此。
以高岭土原位晶化NaY料(结晶度=74.2%,硅铝比=5.13,Na2O=5.5wt%,上海纳科助剂有限公司生产)为处理对象。
以下实施例中,采用X射线荧光光谱法(XRF)在Rigaku 3271E型X射线荧光光谱仪上测定分子筛中的阳离子的含量。具体测试过程为:将分子筛粉碎成为粉末,将该粉末样品压片,在X射线荧光光谱仪上测定元素的特征谱线的强度,用外标法求出元素的含量。
根据《石油化工分析方法(RIPP实验方法)》(杨翠定等,科学出版社,1990)第414-415页记载的方法来测定分子筛的相对结晶度。实施例1
双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,包括:
一双极膜电渗析器3:双极膜电渗析器为压滤型膜组件;膜组件为三隔室结构,膜组件两侧为极液室,极液室分别为阳极室和阴极室,两侧极液室中间为电渗析隔室,电渗析隔室中依次由双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜间隔排列构成酸室、料液室、碱室;
储液罐:由料液罐1、碱液罐2、酸液罐4组成;
一脱钠离子交换柱5:用于实现分子筛脱钠再生过程,
脱钠离子交换柱的平面分解示意图见图2,立体分解示意图见图3,包括空心腔体10、上盖7、下盖12;所述空心腔体10的上端、下端分别与上盖7、下盖12螺纹密封连接;所述上盖7设有第一通孔14,下盖12设有第二通孔15,第一通孔14、空心腔体10、第二通孔15形成液体通道;所述空心腔体10内壁沿圆周方向设有2个平行的环形台阶11,分别用于放置两个多孔板9,具体的,从上到下分别为第一环形台阶和第二环形台阶,所述第一环形台阶和第二环形台阶分别用于放置第一多孔板和第二多孔板,使第一多孔板和第二多孔板相互平行,并且垂直于液体通道的方向。
所述上盖7的第一通孔14设有可伸入空心腔体的第一延长段8,第一延长段8的底部表面与第一多孔板的顶部表面触接,所述下盖12的第二通孔15设有可伸入空心腔体的第二延长段,第二延长段的顶部表面与第二多孔板的底部表面触接,所述的第一延长段、第二延长段分别用于固定多孔板,所述上盖7的第一通孔14处设有上端pH传感器6、下盖12的第二通孔15处设有下端pH传感器13;
所述上盖7底部第一通孔14的外侧设有一环形向内的第一凹槽16,所述下盖顶部第二通孔的外侧设有环形向内的第二凹槽,所述第一凹槽16内表面与空心腔体的上端外表面为螺纹配合;所述第二凹槽内表面与空心腔体的下端外表面为螺纹配合。
所述第一延长段、第二延长段分别与空心腔体恰好相嵌套,即所述第一延长段8的外径与空心腔体10的内径相等,所述第二延长段的外径与空心腔体10的内径相等。
空心腔体10内部内壁沿圆周方向设有2个平行的环形台阶11,所述的环形台阶11厚度为2~3mm,用于固定多孔板;多孔板为PVDF烧结板,其孔径为50~200μm。
双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统装置示意图如图1所示,各装置的连接关系如下:
料液罐1的出口通过液体泵d和阀门V连通双极膜电渗析器3的料液室的入口,料液室的出口连通料液罐1的入口;
所述碱液罐2的出口通过液体泵c和阀门VI连通双极膜电渗析器3碱室的入口,碱室的出口连通碱液罐2的入口;
所述酸液罐4的出口通过液体泵b后分为两个支路,第一支路通过阀门I连通脱钠离子交换柱5的底端通孔入口,第二支路通过阀门III连通双极膜电渗析器的酸室入口;酸室的出口连通酸液罐的入口;
脱钠离子交换柱竖直放置,
脱钠离子交换柱的顶端通孔出口连通两个支路,第三支路通过液体泵a和阀门II连通脱钠离子交换柱的底端通孔入口;第四支路通过阀门IV连通双极膜电渗析器的酸室入口;
利用上述双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统进行再生钠型分子筛方法,包括以下步骤:
(1)往脱钠离子交换柱内装填待脱钠的分子筛500kg:将两个多孔板放置于中心腔体的两个环形台阶上,待脱钠的钠型分子筛装填于两个多孔板之间,分子筛装填体积为多孔板间空间体积的50%。使用孔径为150μmPVDF烧结板作为多孔板,然后将上盖、下盖与空心腔体旋紧密封,多孔板通过上盖的第一通孔的第一延长段以及下盖的第二通孔的第二延长段压紧固定,开启顶端pH传感器和底端pH传感器,此时所有阀门处于关闭状态。
(2)双极膜电渗析处理:
A、双极膜电渗析处理的参数如下:双极膜电渗析系统由浙江赛特膜技术有限公司提供,型号为CT-BM-2,采用20组膜尺寸为200*400mm的双极膜+阴离子交换膜+阳离子交换膜的三隔室组合的膜堆,双极膜为BPM-1型号(北京廷润膜技术开发有限公司),阴离子交换膜为JAM-1型号(北京廷润膜技术开发有限公司),阳离子交换膜为JCM-1型号(北京廷润膜技术开发有限公司)。阴极采用钌涂铱钛复合电极,阳极采用钛涂铂电极,隔板采用3层防漏电、防内外漏的弹性隔板。分别向酸液罐、碱液罐加入纯水,在料液罐加入分子筛脱钠后的含盐废水,开启阀门I,III,IV,V和VI,启动液体泵b,c,d,使酸液罐的纯水通入酸室,碱液槽的纯水通入碱室,在酸室、碱室分别加入10L纯水,在料液室加入10L的将分子筛脱钠后的含盐废水,作为料液,在极液室(阳极室和阴极室)加入质量浓度1%的硫酸溶液10L,将双极膜电渗析器的阳极、阴极分别与直流稳压电源正、负极相连,开启设备,控制极液室流量200L/h,控制料液室、碱室、酸室流量400L/h,保证各隔室进口压力不超过0.02MPa,控制双极膜电渗析系统中双极膜与阴、阳离子交换膜的电流密度为40mA/cm2,控制料液、酸液、碱液温度为30℃,酸室得到硫酸溶液,碱室得到氢氧化钠溶液,料液室得到处理后的母液废水。
B、双极膜电渗析处理过程中,在碱室得到碱溶液,经碱室出口回到碱液罐,然后再通入碱室循环;料液室得到双极膜电渗析处理后的母液废水,经料液室出口回到料液罐,然后再通入料液室循环处理;酸室得到酸溶液,经过液体泵b后分为2个流路,第一流路是通过第一支路,经过阀门I进入脱钠离子交换柱的底端入口,从顶端出口流出,此时阀门II所在的第三支路处于关闭状态,因此脱钠离子交换柱顶端出口的流出液通过连通双极膜电渗析器酸室入口的第四支路,经阀门IV回到酸液罐;酸室得到的酸溶液经过液体泵b后的第二流路是通过第二支路,经阀门III直接回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(3)调节阀门I,保持第一支路内的酸液流量为300L/h,使离子交换柱内的分子筛处于湍流状态。监控出入口两端pH变化。待底端pH传感器显示pH低于3时,关闭阀门I和IV,开启阀门II和液体泵a。使脱钠脱钠离子交换柱在湍流状态下进行自循环,液体流路的方向是从脱钠脱钠离子交换柱的底端入口进入,从顶端出口流出,然后通过第三支路,经阀门II和液体泵a回到脱钠脱钠离子交换柱的底端入口,形成内部循环;
此时酸室得到的酸溶液,经过液体泵b直接通过第二支路,经阀门III回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(4)顶端pH传感器和底端pH传感器显示差值稳定在0.02左右3h后,关闭阀门II和液体泵a,取出交换柱内的浆液,更换新一批待脱钠的钠型分子筛。
(5)开启阀门I和IV,重复操作步骤(2)B~(4),将步骤(4)得到的浆液过滤,所得滤饼在550℃下焙烧2h,测得结晶度为65%,Na2O含量为1.28%,得到脱钠后的分子筛。所得分子筛均优于同类方法所得。滤液即为分子筛脱钠后的含盐废水,可作为料液加入双极膜电渗析料液罐。
实施例2
步骤(1)~(5)同实施例1,所不同的是,还包括步骤(6),采用多批次循环操作工艺,如下操作
(a)步骤(5)固液分离得到的液相作为料液,加入双极膜电渗析料液罐,按照步骤(2)B~(5),用双极膜电渗析系统处理;
(b)当料液电导率降低至1.00ms/cm以下时,将料液室中的处理后的废水排出其总体积的80~90%,得到处理好的母液废水,同时料液室中再加入与排出的废水等体积的未处理的分子筛脱钠后的含盐废水,酸室、碱室中溶液不进行置换,保持不变;
(c)循环操作步骤(a)~(b),直至酸室中酸溶液质量浓度达到10%以上或碱室中的氢氧化钠溶液质量浓度达到20%,用纯水置换90%体积的酸溶液或用纯水置换90%体积的碱溶液,其它保持不变;
(d)循环操作步骤(a)~(c),制备得到质量浓度10%的硫酸溶液,碱室得到质量浓度20%的氢氧化钠溶液,并且得到处理后的母液废水。
循环操作期间,共连续处理钠型分子筛1000kg.所得分子筛平均结晶度为67.5%,Na2O含量为0.98%。
Claims (9)
1.一种双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,其特征在于所述系统包括双极膜电渗析器、碱液罐、料液罐、酸液罐、脱钠离子交换柱;
所述双极膜电渗析器为三隔室结构,双极膜电渗析系统的两侧为极液室,所述极液室分别为阳极室和阴极室,两侧极液室中间为电渗析隔室,电渗析隔室中双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜间隔排列构成酸室、料液室、碱室;
所述脱钠离子交换柱包括空心腔体、上盖、下盖;所述空心腔体的上端、下端分别与上盖、下盖螺纹密封连接;所述上盖设有第一通孔,下盖设有第二通孔,第一通孔、空心腔体、第二通孔形成液体通道;所述空心腔体内壁沿圆周方向设有2个平行的环形台阶,从上到下分别为第一环形台阶和第二环形台阶,所述第一环形台阶和第二环形台阶分别用于放置第一多孔板和第二多孔板,使第一多孔板和第二多孔板相互平行,并且垂直于液体通道的方向;所述上盖的第一通孔设有可伸入空心腔体的第一延长段,第一延长段的底部表面与第一多孔板的顶部表面触接,所述下盖的第二通孔设有可伸入空心腔体的第二延长段,第二延长段的顶部表面与第二多孔板的底部表面触接,所述的第一延长段、第二延长段分别用于固定2个多孔板;所述上盖的第一通孔处设有上端pH传感器、下盖的第二通孔处设有下端pH传感器;
所述料液罐的出口通过液体泵d和阀门V连通双极膜电渗析器的料液室的入口,料液室的出口连通料液罐的入口;
所述碱液罐的出口通过液体泵c和阀门VI连通双极膜电渗析器碱室的入口,碱室的出口连通碱液罐的入口;
所述酸液罐的出口通过液体泵b后分为两个支路,第一支路通过阀门I连通脱钠离子交换柱的底端通孔入口,第二支路通过阀门III连通双极膜电渗析器的酸室入口;酸室的出口连通酸液罐的入口;
脱钠离子交换柱的顶端通孔出口连通两个支路,第三支路通过液体泵a和阀门II连通脱钠离子交换柱的底端通孔入口;第四支路通过阀门IV连通双极膜电渗析器的酸室入口。
2.如权利要求1所述的双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,其特征在于所述上盖底部第一通孔的外侧设有一环形向内的第一凹槽,所述下盖顶部第二通孔的外侧设有环形向内的第二凹槽,所述第一凹槽内表面与空心腔体的上端外表面为螺纹配合;所述第二凹槽内表面与空心腔体的下端外表面为螺纹配合。
3.如权利要求1所述的双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统,其特征在于所述第一延长段、第二延长段分别与空心腔体恰好相嵌套。
4.利用权利要求1~3之一所述的双极膜法电渗析再生钠型分子筛系统进行再生钠型分子筛的方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
(1)脱钠离子交换柱内装填待脱钠的钠型分子筛:将两个多孔板放置于中心腔体的两个环形台阶上,待脱钠的钠型分子筛装填于两个多孔板之间,然后将上盖、下盖与空心腔体旋紧密封,多孔板通过上盖的第一通孔的第一延长段以及下盖的第二通孔的第二延长段压紧固定;
开启顶端pH传感器和底端pH传感器,此时所有阀门处于关闭状态;
(2)双极膜电渗析处理:
A、分别向酸液罐、碱液罐加入纯水,在料液罐加入分子筛脱钠后的含盐废水,开启阀门I、III、IV、V和VI,启动液体泵b、c、d,使酸液罐的纯水通入酸室,碱液槽的纯水通入碱室,料液罐中分子筛脱钠后的含盐废水通入料液室,并在极液室中加入质量浓度1-3%的硫酸溶液,将双极膜电渗析系统的阳极、阴极分别与直流稳压电源正负极相连,启动电源,进行电渗析处理;
B、双极膜电渗析处理过程中,在碱室得到碱溶液,经碱室出口回到碱液罐,然后再通入碱室循环;料液室得到双极膜电渗析处理后的母液废水,经料液室出口回到料液罐,然后再通入料液室循环处理;酸室得到酸溶液,经过液体泵b后分为2个流路,第一流路是通过第一支路,经过阀门I进入脱钠离子交换柱的底端入口,从顶端出口流出,此时阀门II所在的第三支路处于关闭状态,因此脱钠离子交换柱顶端出口的流出液通过连通双极膜电渗析器酸室入口的第四支路,经阀门IV回到酸液罐;酸室得到的酸溶液经过液体泵b后的第二流路是通过第二支路,经阀门III直接回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(3)调节阀门I,调节第一支路内的酸液流量使离子交换柱内的分子筛处于湍流状态,监控脱钠离子交换柱的出入口两端pH变化;当底端入口端pH传感器显示pH低于3时,关闭阀门I和IV,开启阀门II和液体泵a,使脱钠脱钠离子交换柱在湍流状态下进行自循环,液体流路的方向是从脱钠脱钠离子交换柱的底端入口进入,从顶端出口流出,然后通过第三支路,经阀门II和液体泵a回到脱钠脱钠离子交换柱的底端入口,形成内部循环;
此时酸室得到的酸溶液,经过液体泵b直接通过第二支路,经阀门III回到酸液罐,酸液罐中的液体继续通入酸室循环;
(4)顶端pH传感器和底端pH传感器显示差值稳定在0.01~0.5之间1~24h后,关闭阀门II和液体泵a,取出交换柱内的浆液,更换新一批待脱钠的钠型分子筛;
(5)开启阀门I和IV,重复操作步骤(2)B~(4),步骤(4)取出的浆液经固液分离,液相为分子筛脱钠后的含盐废水,固相干燥后即为脱钠分子筛。
5.如如权利要求4所述的方法,其特征在于所述步骤(2)B中,在碱室得到碱溶液,所述碱溶液为氢氧化钠溶液,酸室得到酸溶液,所述酸溶液为硫酸溶液。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于所述方法包括步骤(6):
(6)(a)步骤(5)得到的分子筛脱钠后的含盐废水作为料液加入双极膜电渗析料液罐,按照步骤(2)B~(5)重复操作,用双极膜电渗析系统处理;
(b)当料液室中的料液电导率降低至1.00ms/cm以下时,将料液室中的废水排出其总体积的80~90%,得到处理后的母液废水,同时料液室中再加入与排出的废水等体积的未处理的分子筛脱钠后的含盐废水,酸室、碱室中溶液不进行置换,保持不变;
(c)循环操作步骤(a)~(b),直至酸室中硫酸溶液质量浓度达到10%以上或碱室中的氢氧化钠溶液质量浓度达到20-25%,用纯水置换80~90%体积的硫酸溶液或用纯水置换80~90%体积的氢氧化钠溶液,其它保持不变;
(d)循环操作步骤(a)~(c),分别制得质量浓度10%以上的硫酸溶液和质量浓度20-25%的氢氧化钠溶液,并得到处理后的母液废水。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述步骤(1)中,待脱钠的钠型分子筛的装填体积为两个多孔板之间的空间体积50%~80%。
8.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述步骤(1)中,多孔板为孔径为50~200μm的多孔板,材质为PVDF烧结板。
9.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述步骤(2)中,双极膜电渗析时控制极液室流量200~300L/h,控制料液室、碱室、酸室的流量400~500L/h,保证各隔室进口压力均不超过0.02MPa,控制双极膜电渗析系统中双极膜及阴、阳离子交换膜的电流密度为30-50mA/cm2,控制料液、酸液、碱液的温度为30℃。
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