CN106744759A - 一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法 - Google Patents

一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，包括DP1工艺废酸管道、DP1废磷酸前液储罐、DP1废磷酸备用储罐、DP1废磷酸杀菌过滤系统、一级低压纳滤膜系统、二级高压纳滤膜系统、反渗透膜系统、反渗透膜产水储罐、多次洗涤高压纳滤系统、纳滤膜产水储罐、反渗透膜浓水储罐、洗涤系统产水储罐、一级纳滤膜浓水储罐、二级纳滤膜浓水储罐、多级洗涤前液储罐和洗涤系统产水储罐。本发明提供一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，通过实验不断探索和验证，已完成了用国产纳滤膜代替进口纳滤膜的设备使用工艺，实现整体设备国产化，不再受外国技术垄断和后期服务周期长的制约，不仅大大降低成本，而且还可不断完善和持续改进。

Description

一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法
技术领域
本发明涉及废磷酸膜的高回收方法技术领域，尤其涉及一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法。
背景技术
在电极箔（铝箔）生产过程中，会有一道工序叫磷酸电化学腐蚀以下简称“DP1工艺”，主要工艺原理是把电容级磷酸稀释成8%的稀磷酸，作为腐蚀液，铝箔作为阳极在通直流电的情况下被均匀电化学腐蚀，其中阳极的单质铝会变成进入液体体系，在PH=1.2的情况下以化学式磷酸二氢铝存在，当铝离子含量达到一定程度，其中的酸度无法满足铝箔的电化学腐蚀液体环境，就会当着废液排出DP1工艺体系，变成废酸（一种含4%磷酸、4%磷酸二氢铝的混合废液），现在国内最先进的处理办法是用耐酸高压膜进行过滤，纳滤膜产水侧为含磷酸的稀溶液，纳滤膜浓水侧为含磷酸、磷酸二氢铝的混合液，此膜过滤工艺有以下几个运行缺陷：
①设备成本高：由于使用了耐酸高压膜，而比较常用的耐酸高压膜是美国科氏8040MPS-30型号纳滤膜，是国产同等产水特性的普通高压纳滤膜8-10倍价格。因此以10m³/H的处理设计计算，仅膜的设备造价就要增加50万，且膜是易耗品，按照使用寿命一年计算，每年就要增加50万的成本。
②产品酸磷酸含量不稳定：目前国内纳滤膜系统设计都是单釜系统，即膜的进水侧是两个及两个以上储罐，每次对单个罐进行膜过滤，浓水侧水直接回流到进水侧储罐，由于进水侧储罐的磷酸、磷酸二氢铝浓度不断提高，膜过滤压力、产水流量、产水磷酸含量都在变化（浓缩比例越大、膜过滤压力越大、产水流量越小、产水磷酸含量变大），导致最终产水储罐的酸含量不稳定，产品质量（磷酸含量）控制难。
③酸回收率低：用纳滤膜进行磷酸回收，产水率能达到60%，剩下40%用石灰进行中和反应渣液分离后，污水直接外排。按照磷酸膜通过率85%计算，总的游离酸回收率才51%，其中49%的磷酸和100%磷酸二氢铝进入废水处理中心进行中和反应。
④不能流水线作业，不能实现自动控制：由于采取的是单釜作业，每一储罐浓缩完后，接着浓缩下一罐，已浓缩完的液体用泵打至废水处理中心。由于浓缩液磷酸、磷酸二氢铝浓度随着浓缩比例增加浓度会显著提高，因此设备运行压力流量控制都在变化，因此需要人为根据产水量进行膜压力调整和确定浓缩完成。
⑤容易出现细菌污堵：现在的工艺不能流水作业，由于稀磷酸环境是富磷环境，细菌繁殖快，按照富磷环境细菌繁殖理论，一旦细菌入侵，可在24小时内达到最大值，当储罐里面的液体跟空气接触引入细菌和氧气后，细菌会大面积繁殖，并且会在储罐内壁着床，不停繁殖，当细菌繁殖到一定群落后会脱离储罐内壁随着水体进入纳滤膜膜内壁，造成常见的膜细菌污染危害。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括DP1工艺废酸管道、DP1废磷酸前液储罐、DP1废磷酸备用储罐、DP1废磷酸杀菌过滤系统、一级低压纳滤膜系统、二级高压纳滤膜系统、反渗透膜系统、反渗透膜产水储罐、多次洗涤高压纳滤系统、纳滤膜产水储罐、反渗透膜浓水储罐、洗涤系统产水储罐、一级纳滤膜浓水储罐、二级纳滤膜浓水储罐、多级洗涤前液储罐和洗涤系统产水储罐，所述DP1工艺废酸管道的输出端分别与所述DP1废磷酸前液储罐和所述DP1废磷酸备用储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸前液储罐的输出端与所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输入端连接，所述DP1废磷酸备用储罐的输出端与所述DP1废磷酸前液储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输出端与所述一级低压纳滤膜系统的输入端连接，所述一级低压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述一级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述一级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述二级高压纳滤膜系统的输入端连接，所述二级高压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述二级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述二级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，所述多级洗涤前液储罐的输出端与所述多次洗涤高压纳滤系统的输入端连接，所述多次洗涤高压纳滤系统的输出端与所述洗涤系统产水储罐的输入端连接，所述洗涤系统产水储罐的输出端分别与所述多级洗涤前液储罐和所述纳滤膜产水储罐的输入端连接，所述纳滤膜产水储罐的输出端与所述反渗透膜系统的输入端连接，所述反渗透膜系统的输出端分别与所述反渗透膜浓水储罐和所述反渗透膜产水储罐的输入端连接，所述反渗透膜产水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，通过以上工序得到磷酸含量7.5%的所述反渗透膜浓水储罐溶液和磷酸含量3%、磷酸二氢铝含量20%的所述洗涤系统产水储罐溶液。
本发明优选的，所述一级低压纳滤膜膜过滤参数为：运行压力1.5MPa和纳滤膜20只，按照3-2的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量10m³/h、产液6m³/h、浓液4m³/h运行；
。
本发明优选的，所述二级高压纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量4m³/h、产液2m³/h、浓液2m³/h运行；
。
本发明优选的，所述高压反渗透膜过滤参数：运行压力3.5MPa和反渗透膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量8m³/h、产液4m³/h、浓液4m³/h运行；
。
本发明优选的，所述多次洗涤纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量3m³/h、产液1.5m³/h、浓液1.5m³/h运行；
。
本发明优选的，通过两次洗涤可让磷酸二氢铝溶液中的磷酸含量降到1.5以内。最终从10m³原DP1废磷酸液通过钠-反渗透的巧妙组合，分离成5m³7.5%的磷酸溶液、3m³0.19%的稀磷酸溶液、2m³1.5%磷酸与26.6%磷酸二氢铝的混合液三种液体；酸回收率达到92.5%，其公式如下：
。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，通过实验不断探索和验证，已完成了用国产纳滤膜代替进口纳滤膜的设备使用工艺，实现整体设备国产化，不再受外国技术垄断和后期服务周期长的的制约，不仅大大降低成本，而且还可不断完善和持续改进。
可实现流水线作业：DP1废磷酸管道直接到中转储罐，通过高压泵进入一级纳滤系统、二级纳滤系统、反渗透系统、多级洗涤系统。由于实行了流水线作业，整个系统的出液8%电容级磷酸溶液能保证磷酸浓度在±0.1%波动，在进入膜系统前进行有效的紫外线杀菌，确保细菌无法进入膜系统，避免膜系统细菌污染，同时由于实现了流水线处理流程，可实现全自动化，无需人员根据个人判断来改变膜进水压力和流量，质量更稳定。
酸回收率大大提高：通过新的组合膜工艺，DP1废磷酸的游离酸回收率由原来的51%可提高到92%，经济效益显著提高，由于更多的游离酸被回收，后续废磷酸、磷酸二氢铝的处理费用也相应降低。
附图说明
图1是本发明所述一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法的膜过滤系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示：本发明包括DP1工艺废酸管道、DP1废磷酸前液储罐、DP1废磷酸备用储罐、DP1废磷酸杀菌过滤系统、一级低压纳滤膜系统、二级高压纳滤膜系统、反渗透膜系统、反渗透膜产水储罐、多次洗涤高压纳滤系统、纳滤膜产水储罐、反渗透膜浓水储罐、洗涤系统产水储罐、一级纳滤膜浓水储罐、二级纳滤膜浓水储罐、多级洗涤前液储罐和洗涤系统产水储罐，所述DP1工艺废酸管道的输出端分别与所述DP1废磷酸前液储罐和所述DP1废磷酸备用储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸前液储罐的输出端与所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输入端连接，所述DP1废磷酸备用储罐的输出端与所述DP1废磷酸前液储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输出端与所述一级低压纳滤膜系统的输入端连接，所述一级低压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述一级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述一级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述二级高压纳滤膜系统的输入端连接，所述二级高压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述二级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述二级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，所述多级洗涤前液储罐的输出端与所述多次洗涤高压纳滤系统的输入端连接，所述多次洗涤高压纳滤系统的输出端与所述洗涤系统产水储罐的输入端连接，所述洗涤系统产水储罐的输出端分别与所述多级洗涤前液储罐和所述纳滤膜产水储罐的输入端连接，所述纳滤膜产水储罐的输出端与所述反渗透膜系统的输入端连接，所述反渗透膜系统的输出端分别与所述反渗透膜浓水储罐和所述反渗透膜产水储罐的输入端连接，所述反渗透膜产水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，通过以上工序得到磷酸含量7.5%的所述反渗透膜浓水储罐溶液和磷酸含量3%、磷酸二氢铝含量20%的所述洗涤系统产水储罐溶液。
一级低压纳滤膜膜过滤参数为：运行压力1.5MPa和纳滤膜20只，按照3-2的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量10m³/h、产液6m³/h、浓液4m³/h运行；
。
二级高压纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量4m³/h、产液2m³/h、浓液2m³/h运行；
。
高压反渗透膜过滤参数：运行压力3.5MPa和反渗透膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量8m³/h、产液4m³/h、浓液4m³/h运行；
。
多次洗涤纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量3m³/h、产液1.5m³/h、浓液1.5m³/h运行；
。
通过两次洗涤可让磷酸二氢铝溶液中的磷酸含量降到1.5以内。最终从10m³原DP1废磷酸液通过钠-反渗透的巧妙组合，分离成5m³7.5%的磷酸溶液、3m³0.19%的稀磷酸溶液、2m³1.5%磷酸与26.6%磷酸二氢铝的混合液三种液体；酸回收率达到92.5%，其公式如下：
。
综上所述，本发明提供一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，通过实验不断探索和验证，已完成了用国产纳滤膜代替进口纳滤膜的设备使用工艺，实现整体设备国产化，不再受外国技术垄断和后期服务周期长的的制约，不仅大大降低成本，而且还可不断完善和持续改进。
可实现流水线作业：DP1废磷酸管道直接到中转储罐，通过高压泵进入一级纳滤系统、二级纳滤系统、反渗透系统、多级洗涤系统。由于实行了流水线作业，整个系统的出液8%电容级磷酸溶液能保证磷酸浓度在±0.1%波动，在进入膜系统前进行有效的紫外线杀菌，确保细菌无法进入膜系统，避免膜系统细菌污染，同时由于实现了流水线处理流程，可实现全自动化，无需人员根据个人判断来改变膜进水压力和流量，质量更稳定。
酸回收率大大提高：通过新的组合膜工艺，DP1废磷酸的游离酸回收率由原来的51%可提高到92%，经济效益显著提高，由于更多的游离酸被回收，后续废磷酸、磷酸二氢铝的处理费用也相应降低。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，包括DP1工艺废酸管道、DP1废磷酸前液储罐、DP1废磷酸备用储罐、DP1废磷酸杀菌过滤系统、一级低压纳滤膜系统、二级高压纳滤膜系统、反渗透膜系统、反渗透膜产水储罐、多次洗涤高压纳滤系统、纳滤膜产水储罐、反渗透膜浓水储罐、洗涤系统产水储罐、一级纳滤膜浓水储罐、二级纳滤膜浓水储罐、多级洗涤前液储罐和洗涤系统产水储罐，所述DP1工艺废酸管道的输出端分别与所述DP1废磷酸前液储罐和所述DP1废磷酸备用储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸前液储罐的输出端与所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输入端连接，所述DP1废磷酸备用储罐的输出端与所述DP1废磷酸前液储罐的输入端连接，所述DP1废磷酸杀菌过滤系统的输出端与所述一级低压纳滤膜系统的输入端连接，所述一级低压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述一级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述一级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述二级高压纳滤膜系统的输入端连接，所述二级高压纳滤膜系统的输出端分别与所述纳滤膜产水储罐和所述二级纳滤膜浓水储罐的输入端连接，所述二级纳滤膜浓水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，所述多级洗涤前液储罐的输出端与所述多次洗涤高压纳滤系统的输入端连接，所述多次洗涤高压纳滤系统的输出端与所述洗涤系统产水储罐的输入端连接，所述洗涤系统产水储罐的输出端分别与所述多级洗涤前液储罐和所述纳滤膜产水储罐的输入端连接，所述纳滤膜产水储罐的输出端与所述反渗透膜系统的输入端连接，所述反渗透膜系统的输出端分别与所述反渗透膜浓水储罐和所述反渗透膜产水储罐的输入端连接，所述反渗透膜产水储罐的输出端与所述多级洗涤前液储罐的输入端连接，通过以上工序得到磷酸含量7.5%的所述反渗透膜浓水储罐溶液和磷酸含量3%、磷酸二氢铝含量20%的所述洗涤系统产水储罐溶液。
2.根据权利要求1所述的一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，所述一级低压纳滤膜膜过滤参数为：运行压力1.5MPa和纳滤膜20只，按照3-2的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量10m³/h、产液6m³/h、浓液4m³/h运行；
。
3.根据权利要求1所述的一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，所述二级高压纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量4m³/h、产液2m³/h、浓液2m³/h运行；
。
4.根据权利要求1所述的一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，所述高压反渗透膜过滤参数：运行压力3.5MPa和反渗透膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量8m³/h、产液4m³/h、浓液4m³/h运行；
。
5.根据权利要求1所述的一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，所述多次洗涤纳滤膜膜过滤参数：运行压力3.0MPa和纳滤膜12只，按照2-1的4芯膜壳组合方式进行排列，进液流量3m³/h、产液1.5m³/h、浓液1.5m³/h运行；
。
6.根据权利要求1所述的一种生产电极箔时废磷酸膜的高回收方法，其特征在于，通过两次洗涤可让磷酸二氢铝溶液中的磷酸含量降到1.5以内；最终从10m³原DP1废磷酸液通过钠-反渗透的巧妙组合，分离成5m³7.5%的磷酸溶液、3m³0.19%的稀磷酸溶液、2m³1.5%磷酸与26.6%磷酸二氢铝的混合液三种液体；酸回收率达到92.5%，其公式如下：
。
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