CN107162120A - 碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法 - Google Patents

碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，包括：打开两个阴极室的入水阀，将碳酸稀土沉淀废水从入水口加入电解槽的两个阴极室；打开中间的阳极室的入水阀，将纯水加入阳极室；将位于中间阳极室的薄层石墨电极作为阳极板，将位于两侧阴极室的薄层石墨电极作为阴极板；给曝气气管导入空气，接通阳极板、阴极板的电源；碳酸稀土沉淀废水电解得到氨水‑氯化铵和盐酸，在阴极槽底部通入的空气吹脱氨气。本发明能够使碳酸稀土沉淀废水得到综合利用，具有投资少、成本低、工艺流程简单、回收利用率高、对环境友好等优点。

Description

碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，具体说，涉及一种碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法。
背景技术
现行的稀土生产工艺中，需要把矿石中的稀土元素经过盐酸浸出转化为氯化稀土液，再加入沉淀剂碳酸氢铵，经过沉淀分离，形成碳酸稀土，而在沉淀和洗涤过程中形成大量废水，其主要成分是高浓度的氯化铵、金属离子及沉淀剂碳酸氢铵等。这样的碳酸稀土沉淀废水很难处理回收再利用，造成环境污染与资源浪费。
碳酸稀土沉淀废水目前存在两大问题，一、废水量大，每生产1吨稀土氧化物，产生15吨废水。二、循环利用程度低、能耗高，废水中氯化铵浓度为40～60g/L。
目前国内外已有碳酸稀土沉淀废水处理方法报道，国内专利“从低浓度含铵稀土溶液中去除氨氮并回收稀土的方法”加入次氯酸钠、次氯酸钙和次氯酸中的一种或其组合，同时加入对稀土离子具有良好吸附能力的细颗粒固体吸附剂，从而达到回收的目的，不仅工艺复杂而且会带来新的化学试剂污染。国内专利“一种处理稀土废水中高浓度氨氮方法”利用颗粒活性炭和含有催化活性的点击，加入氯化钠固体，电解从而把稀土废水中高浓度氨氮转换为氮气，但在过程中添加氯化钠，引进新的污染。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，使碳酸稀土沉淀废水得到综合利用，具有投资少、成本低、工艺流程简单、回收利用率高、对环境友好等优点。
技术方案如下：
一种碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，包括：
打开两个阴极室的入水阀，将碳酸稀土沉淀废水从入水口加入电解槽的两个阴极室；打开中间的阳极室的入水阀，将纯水加入阳极室；
将位于中间阳极室的薄层石墨电极作为阳极板，将位于两侧阴极室的薄层石墨电极作为阴极板；
给曝气气管导入空气，接通阳极板、阴极板的电源；碳酸稀土沉淀废水电解得到氨水-氯化铵和盐酸，在阴极槽底部通入的空气吹脱氨气。
进一步：碳酸稀土沉淀废水中含有40g/L～60g/L氯化铵。
进一步：反应开始时利用大电压促使反应开始，之后用小电流保持反应进行。
进一步：先利用25V电压电解促使反应开始，反应开始电流达到20A，反应开始后转为10A恒流电解2h，电解温度控制小于40℃。
进一步：氯化铵在阴极室电解，生产氨气；盐酸在阳极室生成。
进一步：生成的氨气经氨气吸收塔回收。
进一步：在电解过程中，空气以大于100L/h流速通入曝气气管，并经气孔进入氯化铵电解液，从支撑盖板上部回收空气与氨气的混合气体。
进一步：以100L/h通入空气。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
本发明使碳酸稀土沉淀废水得到综合利用，具有投资少、成本低、工艺流程简单、回收利用率高、对环境友好等优点。
本发明采用电解通气的方法从碳酸稀土沉淀废水中提取氨气的方法，未使用其余化学试剂，回收工艺简单、成本低，且对于氯化铵含量较高的碳酸稀土沉淀废水更具适应性，回收氨气之后，排放的空气与氨气的混合气中氨气含氨浓度小于0.2mg/m3，氨含量低于国家允许排放量，不仅使碳酸稀土沉淀废水得到综合利用，且整个回收过程对环境友好、无污染。
附图说明
图1是本发明中三箱阴离子膜电解装置的结构示意图；
图2是本发明中阴离子膜的结构示意图；
图3是本发明中曝气气管的结构示意图。
具体实施方式
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明不需要引进其它化学试剂，用电解鼓吹空气的方法去除碳酸稀土沉淀废水中氨气，回收氨气、盐酸。
如图1所示，是本发明中三箱阴离子膜电解装置的结构示意图；
三箱阴离子膜电解装置的结构，包括：电解槽1、支撑盖板2、薄层石墨电极3、阴离子膜4、曝气气管5；支撑盖板2设置在电解槽1的顶部，两个阴离子膜4固定在电解槽1内部，将电解槽1内部空间分隔成三部分，中间为阳极室，阳极室两侧空间为阴极室；三个薄层石墨电极3固定在支撑盖板2上，并且一端位于电解槽1内部，另一端位于支撑盖板2的外侧。阳极室与阴极室之间的宽度相同。
三个薄层石墨电极3中，一个薄层石墨电极3位于阳极室，工作时为阳极板，另外两个薄层石墨电极3分别位于两个阴极室，工作时为阴极板。中间阳极板与两侧阴极板等距离。
电解槽1的侧壁上部设置有三个入水口11，侧壁下部设置有三个出水口12，两对入水口11、出水口12分别设置在两个阴极室，一对入水口11、出水口12设置在阳极室。入水口11与出水口12分别设置在电解槽1相对的两个侧壁上。入水口11的外侧连接有入水阀，出水口12的外侧连接有出水阀，入水阀用于连接入水管路，出水阀用于连接出水管路。
电解槽1的侧壁下部设置两个曝气进气口13，曝气气管5盘绕在电解槽1的阴极室底部。曝气气管5的两个端部其中一个连接曝气进气口13，另一端封闭。
电解槽1的材质为有机玻璃或聚四氟乙烯等耐酸碱腐蚀材料。
如图2所示，是本发明中阴离子膜4的结构示意图。
阴离子膜4的结构包括：阴离子膜本体41、固定法兰42，固定法兰42为框型结构，阴离子膜本体41固定在固定法兰42的中部，阴离子膜本体41与固定法兰42之间设置有密封垫圈。固定法兰42固定在电解槽1的内壁上。
如图3所示，是本发明中曝气气管5的结构示意图。
曝气气管5在管壁上开有气孔51，气孔51的直径为1mm。曝气进气口13通过管路连接外部空气压缩机。曝气气管5的材质选用玻璃管或者塑料管等抗腐蚀管路。
电解槽1中进水由入水管路泵入，通过底部曝气气管5的气孔51均匀曝气，在整流电源作用下，薄层石墨电极3(阳极板、阴极板)在电解的作用下发生氧化还原反应；废水经过净化处理后，由出水口12的出水管路排出。
碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，具体包括如下步骤：
步骤1：打开两个阴极室的入水阀，将碳酸稀土沉淀废水从入水口11加入电解槽1的两个阴极室；打开中间的阳极室的入水阀，将纯水加入阳极室；
碳酸稀土沉淀废水是指含有40g/L～60g/L氯化铵的稀土废水。
步骤2：将位于中间阳极室的薄层石墨电极3作为阳极板，将位于两侧阴极室的薄层石墨电极3作为阴极板；
步骤3：给曝气气管5导入空气，接通阳极板、阴极板的电源；碳酸稀土沉淀废水电解得到氨水-氯化铵和盐酸，在阴极槽底部通入的空气吹脱氨气，吹脱的氨气可回收也可排放。
反应开始时利用大电压促使反应开始，之后用小电流保持反应进行。先利用25V电压电解促使反应开始，电流达到20A，反应开始后转为10A恒流电解2h，电解温度控制小于40℃。氯化铵在阴极室电解，生产氨气；盐酸在阳极室生成，生成的盐酸通过出水口12和出水管路排出。用本发明方法可去除碳酸稀土沉淀废水中95％以上的氯化铵成分，生成的盐酸可在稀土生产工艺中直接使用。可利用氨气吸收塔等装置回收氨气，排放的空气含氨浓度小于0.2mg/m3，因此回收过程不对环境产生污染。
在电解过程中，空气以大于100L/h流速通入曝气气管5，并经气孔51进入氯化铵电解液，从支撑盖板2上部回收空气与氨气的混合气体，本优选实施例中，以100L/h通入空气。
实施例1
量取一定体积的碳酸稀土沉淀废水40g/L放入电解槽1的阴极室，阳极室注入纯水，先利用25V电压电解促使反应开始，电流达到20A，反应开始转为10A恒流电解2h电解，电解温度为<40℃。
经上述工艺可以处理后的碳酸稀土沉淀废水中氯化铵的浓度为3g/L。
实施例2
量取一定体积的碳酸稀土沉淀废水50g/L放入电解槽1的阴极室，阳极室注入纯水，先利用25V电压电解促使反应开始，电流达到20A，反应开始转为10A恒流电解，电解温度为<40℃，电解时间为2小时。
经上述工艺可以处理后的碳酸稀土沉淀废水中氯化铵的浓度<3g/L。
实施例3
量取一定体积的碳酸稀土沉淀废水60g/L放入电解槽1的阴极室，阳极室注入纯水，先利用25V电压电解促使反应开始，电流达到20A，反应开始转为10A恒流电解，电解温度为<40℃，电解时间为2小时。
经上述工艺可以处理后的碳酸稀土沉淀废水中氯化铵的浓度<3g/L。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，包括：
打开两个阴极室的入水阀，将碳酸稀土沉淀废水从入水口加入电解槽的两个阴极室；打开中间的阳极室的入水阀，将纯水加入阳极室；
将位于中间阳极室的薄层石墨电极作为阳极板，将位于两侧阴极室的薄层石墨电极作为阴极板；
给曝气气管导入空气，接通阳极板、阴极板的电源；碳酸稀土沉淀废水电解得到氨水-氯化铵和盐酸，在阴极槽底部通入的空气吹脱氨气。
2.如权利要求1所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：碳酸稀土沉淀废水中含有40g/L～60g/L氯化铵。
3.如权利要求1所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：反应开始时利用大电压促使反应开始，之后用小电流保持反应进行。
4.如权利要求3所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：先利用25V电压电解促使反应开始，反应开始电流达到20A，反应开始后转为10A恒流电解2h，电解温度控制小于40℃。
5.如权利要求1所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：氯化铵在阴极室电解，生产氨气；盐酸在阳极室生成。
6.如权利要求1所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：生成的氨气经氨气吸收塔回收。
7.如权利要求1所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：在电解过程中，空气以大于100L/h流速通入曝气气管，并经气孔进入氯化铵电解液，从支撑盖板上部回收空气与氨气的混合气体。
8.如权利要求7所述碳酸稀土沉淀废水的净化利用方法，其特征在于：以100L/h通入空气。
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