CN105013325A - 纳滤膜高通量高截留率地分离高浓度混盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明可实现高浓度混盐溶液中各盐组分的高通量、高截留率地分离，主要利用电磁阀控制操作压力按预设波形变化，利用纳滤膜过滤循环体系将高浓度混盐溶液进行连续地分离，得到渗透液和截留液两股单盐物料，通过不断将渗透液移出体系，实现截留液的浓缩，然后在不完全抽真空的条件下对所得截留浓缩液进行洗滤，洗出液与移出的渗透液合并即为一种单盐溶液，浓缩液将在高通量下被洗涤为高纯度的另一种单盐溶液，将两种单盐溶液分别干燥结晶后，所得固体即为分离的两种单盐产品。

Description

纳滤膜高通量高截留率地分离高浓度混盐的方法

技术领域

本发明涉及纳滤膜分离工艺高通量高截留率地分离混盐溶液中的高浓度混盐，该方法控制操作压力按预设波形变化，利用纳滤膜过滤循环体系将高浓度混盐溶液进行连续地分离，结合洗滤和变真空度操作，获得两种单盐溶液，干燥结晶后，得到分离的单盐产品，可实现连续操作，属于多组分工业纯或试剂纯产品溶液或实际工业废水的分离回收技术领域。 

背景技术

近年来，诸多化工过程如炼油、冶金、能源、轻工、石化、环境、医药、环保等均涉及高浓度混盐的处理问题，因废水含盐浓度高，生化法中的生物细胞在高盐度下会质壁分离，难以实现处理目标；现有的物化法如焚烧、离子交换、电化学氧化等成本较高；多种技术的组合工艺虽然是高盐废水处理的发展方向，但技术路线复杂，较难普及。随着膜研究的深入和快速发展，膜技术脱颖而出，但高盐浓度下，现有的膜难以长时间维持高截留率和高通量。针对这一难题，本工艺创造性的结合了变压力变真空度的方法，真正实现含盐废水或溶液中的高浓度混盐的高效分离和回收，适用范围广，可操作性强。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高通量、高截留率地从高浓度混盐溶液中高效地分离回收单组分盐的技术，实现本发明的技术解决方案是，控制操作压力按预设波形变化，利用纳滤膜过滤循环体系将高浓度混盐溶液进行连续地分离，结合不完全抽真空方法，利用洗滤获得两种单盐溶液，干燥结晶后，得到分离的单盐产品，可实现连续操作，属于多组分工业纯或试剂纯产品溶液或工业废水的分离回收技术领域。通过纯物理方法得到分离的单盐。包括以下步骤： 

①    为了获得高的渗透通量，减轻浓差极化，操作压力不再是一个固定值，而是一个变化值。考虑纳滤膜的耐受性，压力值变化的速度既不能太快，又不能太大，实际操作中，操作压力由电磁阀1控制，按预设波形变化，从而获得高通量；

②    选用合适的纳滤膜，是实现高截留率分离的关键，根据分离要求确定膜后，装入纳滤膜过滤循环体系，连续不断地分离高浓度混盐溶液，将得到的渗透液移出体系，截留液将逐渐被浓缩； 

③    对浓缩液进行洗滤操作，洗滤液根据需要进行选择，可选择稀释的盐溶液、自来水或纯水，采用不完全抽真空的方法保证高的渗透通量，通过控制阀2调节储液罐的真空度加以实现，洗滤后，截留液的盐浓度低于各个盐组分相应温度下的溶解度，保持高膜通量；

④    洗滤过程的洗出液与移出的渗透液合并，为一种单盐溶液，此单盐溶液也可循环回进料罐继续洗盐；

⑤    将两种单盐溶液分别干燥结晶后，得到两种单盐产品；对于组分数多的混盐，则需进行两两分离，成为单盐组分后再结晶，获得相应的单盐产品。

  

本发明提供的高浓度混盐的分离方法具有以下几个特点：

1、该方法可高效回收高浓度混盐废水中的单盐组分，产生较高的经济效益；

2、该方法是一种纯物理分离技术，提供的变操作压力和不完全抽真空工艺，利于减轻浓差极化，可以高通量实现混盐分离；

3、本发明既适用于实验室多组分工业纯或试剂纯产品溶液中盐分离，也适用于分离回收实际工业高浓度混盐废水中的盐组分； 

4、接触物料的设备选用常规的耐腐蚀材料，或塑料，整个流程只需控制阀门即可实现，易于工业化。

附图说明

图1为纳滤膜高通量高截留率地分离高浓度混盐的工艺流程。 下面结合实施例对本发明作进一步描述。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。 

实施例1：

脱硫废液中含高浓度混盐硫代硫酸铵和硫氰酸铵，浓度分别为60g·L^-1和120g·L^-1，除去固形物后，控制压力按照方波型变化，2.0±0.25MPa，温度30℃，渗透液量50L·m^-2·h^-1，硫代硫酸铵的截留率96%，逐渐将硫代硫酸铵提浓过程中储液罐的真空度调节为0.08±0.005MPa，用自来水洗滤，得到产品纯度93%，收率90%，渗透液中含硫氰酸铵130g·L^-1，降温结晶，产品硫氰酸铵的纯度96%，收率90%。

实施例2：

氯化钠和硫酸钠的分析纯混合盐溶液中，二者的浓度分别为100g·L^-1和80g·L^-1，控制压力按照正弦波型变化，1.5±0.15MPa，温度40℃，渗透液量65L·m^-2·h^-1，硫酸钠的截留率95%，提浓过程中调节储液罐的真空度为0.05±0.01MPa，用纯水洗滤，得到产品纯度99%，收率95%，渗透液中含氯化钠110g·L^-1，降温结晶，产品氯化钠的纯度99%，收率90%。

实施例3：

100 g·L^-1氯化镁和130 g·L^-1氯化钠的高浓度工业纯混盐溶液，控制压力按照余弦波型变化，2.4±0.1MPa，温度30℃，渗透液量75L·m^-2·h^-1，氯化镁的截留率95%，提浓过程中调节储液罐的真空度为0.02±0.005MPa，用低浓度的氯化钠溶液洗滤，得到产品纯度90%，收率90%，渗透液中含氯化钠120g·L^-1，降温结晶，产品氯化钠的纯度90%，收率90%。

Claims (2)

1.利用纳滤膜分离工艺高通量、高截留率地分离高浓度盐溶液中的混盐，其特征在于：纳滤膜的操作压力由电磁阀控制，按预设波形变化；纳滤膜过滤循环体系将高浓度混盐溶液高截留率地进行连续地分离，不断将得到的渗透液移出体系，提浓截留液；对所得浓缩液进行洗滤操作，利用不完全抽真空的方法实现在高通量下将截留液洗涤为高纯度的一种单盐溶液；洗滤过程的洗出液与移出的渗透液合并，为另一种单盐溶液；将两种单盐溶液分别干燥结晶后，所得固体即为分离的两种单盐产品。

2.根据权利要求1所述的纳滤膜分离工艺，其特征在于：步骤①所用的膜可以为卷式膜，也可以是平板、管式或中空纤维式膜，材料可为各种有机高分子材料，或其中任意两种或两种以上材料的共聚物；孔径0.001~1.00μm，可一根或多根并用；根据待分离混盐溶液的组成类型，选择相应荷电性和合适孔径的纳滤膜，以确保高截留率地实现分离；膜的操作压力通过电磁阀1控制按照预设波形变化，保证整个分离工艺高通量连续进行；膜的操作条件为温度5~90℃，压力0.1~3.0MPa，膜面流速0.01~6m·s^-1；应控制混盐溶液的浓度低于各个盐组分相应温度下的溶解度；根据权利要求1所述的纳滤膜分离工艺，其特征在于：步骤②的高浓度混盐溶液，盐浓度大于5%（质量百分比）；混盐溶液中的盐组分至少为两种，应满足AB+A_nC型或AB_n+CB型（n≥2）；混盐溶液可以是工业纯或试剂纯产品溶液，也可以是任何实际的不含固形物的混盐废水；可采用不完全抽真空的方法，通过控制阀2改变储液罐的真空度，以提高浓缩过程的膜通量；根据权利要求1所述的纳滤膜分离工艺，其特征在于：步骤③中涉及的洗滤过程，所用洗滤液可根据需要选择，既可以是稀释的盐溶液，也可以是自来水或纯水；采用不完全抽真空的方法保证高的渗透通量，主要通过控制阀2调节储液罐的真空度加以实现；洗滤后的盐浓度低于各个盐组分相应温度下的溶解度；操作条件为温度5~90℃，压力0.1~3.0MPa，膜面流速0.01~6m·s^-1，确保膜通量处于较高水平；根据权利要求1所述的纳滤膜分离工艺，其特征在于：步骤④中的洗出液与之前移出的渗透液合并，为一种单盐的溶液；此单盐溶液也可循环回进料罐作为洗滤液继续洗盐；根据权利要求1所述的纳滤膜分离工艺，其特征在于：步骤⑤中的分离开的两种单盐溶液分别干燥结晶即可得到相应的两种单盐产品；对于组分数多的混盐，需要两两分离，分离应满足权利要求3中所述的组合类型。