CN108927003A - 一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺 - Google Patents

一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，本发明在溶解调配好所需浓度后，加入氢氧化钠调节PH值，合理地控制溶液浓度，加入氢氧化钠不仅实现调节PH值，而且最大化地将硫酸钠溶液中的锌离子转变为氢氧化锌沉淀实现固液分离，然后通过超滤缓冲罐去除锌离子沉淀物，再经过布袋过滤、离子交换树脂系统、PP微孔过滤器滤过滤后再进入双极膜。本发明不仅使整个工艺流程简单化且占地面积小，最大程度地减少了溶液中锌离子等金属离子和其它杂质的存在，降低对双极膜造成的损伤，提高其使用寿命，而且延长了离子交换树脂系统再生间隔期，也便于对锌离子进行反洗回收再利用。

Description

一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺
技术领域
本发明涉及一种化工生产中废料处理的新工艺，更具体地说，本发明是一种用双极膜电渗析法使粘胶纤维芒硝转换成相应酸和碱进行回用的新工艺。
背景技术
随着我国纺织产业规模不断扩大及粘胶纤维需求量不断提升，废水污染也日趋加剧，这就导致着废水污染治理的工作很严峻，单就我国在粘胶纤维生产中废水治理技术的现状来说还存在很大的问题，主要体现在治理方法无创新性、效率低、成本高、应用有限等。粘胶纤维基本过程主要有：（1）粘胶制备：包括浸渍压榨制备碱纤维素、黄化制备纤维素黄酸酯、溶解脱泡过滤等。（2）纤维成型：粘胶经过计量和纺前过滤后，通过喷丝头，形成多根粘胶细流，进入纺丝凝固浴而固化成纤维束，其后丝条经过二浴拉伸、精练（包括水洗、脱硫、漂白、油浴、干燥等）、卷曲切断等。同时释放出二硫化碳、硫化氢和硫，凝固浴由硫酸、硫酸锌、硫酸钠构成。凝固浴中硫酸钠的主要作用是促使粘胶液流凝固和抑制硫酸解离，使纤维素磺酸酯的再生速度延缓，提高凝固浴中硫酸钠的浓度，纺丝操作较容易，丝束不易断头，并能降低硫酸的离解度，使丝束在离开凝固浴时仍具有一定的剩余酯化度。在纺丝过程中，凝固浴中的硫酸钠含量会不断增加导致无法达到工艺要求，只能定时定量的进行排放，废液中的酸、盐、金属离子等将引起严重的环境污染、给污水处理带来巨大的压力并且造成资源的巨大浪费。（3）酸站：采用多级浓缩蒸发除去凝固浴中多余的水分，提取芒硝（含杂质多、本身附加值低使得其并不能产生经济效益，处理困难）除去凝固浴中不断生成的硫酸钠，再添加新酸和硫酸锌，以保持凝固浴的成分稳定。粘胶纤维在生产过程中经过各道生产工序和工艺流程后将会有大量的化工原料转变为废物污染到大气和水体，其中硫酸钠就是构成废水来源的一个主要方面。
双极膜电渗析（BPED）是在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。一般由阴离子交换树脂层（AL）、阳离子交换树脂层（CL）和中间催化层组成。在直流电场的作用下，双极膜中H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜，作为H+和OH-离子源。利用这一特点，将双极膜与阴、阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，这种技术称为双极膜电渗析技术。与传统工艺相比，双极膜电渗析技术具有高效节能、环境友好、操作便捷等突出技术优势。在传统化工分离工艺的更新改造、发展清洁生产和循环经济过程中扮演着日益重要的角色。
国家知识产权局于2011.06.29公开了一件公开号CN102107972A，名称为“一种双极膜对反渗透法海水淡化预处理方法”的发明专利，本发明可广泛应用于海水淡化场合，但不适用于含有复杂成分杂质的粘胶生产过程中产生的硫酸钠废液处理。
国家知识产权局于2013.10.09公开了一件公开号CN 103341322 A，名称为“一种双极膜电渗析法从粘胶纤维硫酸钠废液制取酸碱的预处理方法”的发明专利，公开了一种使用双极性膜电渗析装置生产硫酸和氢氧化钠的预处理方法，上述专利虽然可以做到处理废液，使得酸碱再生，对环境起到了一定的保护效果，但存在预处理步骤繁多，成本投入大、能耗较高、锌离子去除不彻底及回收率低、树脂再生频率较高且损耗大，锌离子浓度过高进入双极膜系统会对膜本身造成损伤而缩短使用寿命等问题。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种工艺更为合理简单、锌离子等金属离子和其它有害杂质去除更彻底、有益金属离子回收率更高、树脂再生间隔期更长以及能降低整个系统电耗且延长双极膜使用寿命的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为10%～25%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH值调节至8.5～10；
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 5～40℃。
作为优选，步骤（1）中，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，所述的溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，在线电导率检测溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。
作为优选，PH调节罐包括一级PH调节罐和连接于一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，所述的一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持10%～25%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到7～8，给反应一定的停留时间，溶液中形成固形物，进行沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到8.5～10进入二级PH调节罐。
作为优选，将PH调整到8.5～10的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤系统的超滤缓冲罐。
作为优选，PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
作为优选，超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
作为优选，双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜(即为双极膜)厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可切换。
这个新工艺不仅使整个工艺流程简单化、降低成本投入且占地面积小，而且还最大程度地减少了溶液中锌离子等金属离子和其它杂质的存在，还能够提高锌离子等金属离子回收率，降低整个系统的电耗，降低对双极膜造成的损伤，提高其使用寿命，而且延长了离子交换树脂系统再生间隔期。将传统工艺再生周期7～10d，新工艺延长再生周期至少30d，也便于对锌离子进行酸反洗回收再利用。
本发明在溶解调配好所需浓度后，加入氢氧化钠调节PH值，合理地控制溶液浓度，加入氢氧化钠不仅实现调节PH值，而且最大化地将硫酸钠溶液中的锌离子等金属离子转变为沉淀实现固液分离，然后通过超滤系统去除锌离子沉淀物，相比于现有技术中，本发明不仅去除效果更好，锌离子沉淀物和其它杂质基本完全被超滤系统的无孔超滤膜截留，而且由于本身超滤装置的特点，经过反冲洗后，可以对锌离子等金属离子进行回收，回收利用率高。其余残留的锌离子等金属离子，通过离子交换树脂系统去除，离子交换树脂系统树脂清洗流程主要有水洗、酸解析、一次水洗酸、二次水洗酸、碱中和及水洗碱，其中水洗碱是反向运行，其余均是正向运行，锌回收率≥95%。
本发明进入离子交换树脂系统之前的溶液相比于现有技术也更为纯净，则延长了离子交换树脂系统再生间隔期。
再经过PP微孔过滤后的硫酸钠溶液进入双极膜电渗析系统产生对应的硫酸和氢氧化钠。
允许进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液：浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 5～40℃。
相比于现有技术，进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液更为纯净。
本发明中双极膜的每个膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可随时切换，则生产时较为灵活机动。双极膜的离子交换膜根据不同制作方法分为均相膜和异相膜，主要采用均相膜。它是由离子交换基团的高分子材料直接制成或者是在高分子膜基上直接连接活性基团而制成的离子交换膜，这类膜中离子交换基团与成膜的高分子材料发生化学结合，其组成完全均匀，膜片较薄，膜电阻低，破裂强度较高，耐强酸强碱，能耗也低。
本发明经双极膜电渗析系统可制得一定浓度的硫酸和氢氧化钠溶液。硫酸溶液可作为离子交换树脂再生反洗酸液，也可浓缩后输送到粘胶纤维生产的酸浴工序中形成硫酸循环回收再利用系统。氢氧化钠溶液可作为离子交换树脂再生反洗碱液，也可浓缩后输送到粘胶纤维生产的浆粕浸渍工序、碱纤维素磺酸酯溶解工序、废气吸收工序、精练压洗工序、硫酸钠溶解调配工序、酸水中和处理工序等形成碱循环回收再利用系统，降低了粘胶纤维的生产成本。
本发明的有益效果在于：本发明不仅使整个工艺流程简单化且占地面积小，最大程度地减少了溶液中锌离子等金属离子和其它杂质的存在，降低对双极膜造成的损伤，提高其使用寿命，而且延长了离子交换树脂系统再生间隔期，也便于对锌离子进行反洗回收再利用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为10%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH调节至8.5。溶解时，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。PH调节罐包括一级PH调节罐和连接一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持10%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到7，给反应一定的停留时间，溶液中大部分锌离子以氢氧化锌的形式沉淀，溶液中固形物进行沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到8.5进入二级PH调节罐。将PH调整到8.5的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤缓冲罐。
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；让较为纯净的硫酸钠溶液进入到后续工艺，延长了离子交换树脂系统再生间隔期和双极膜系统的使用寿命；超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入到离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；降低金属离子对双极膜电渗析系统的影响。
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；即可得到符合进入双极膜电渗析系统技术指标的硫酸钠溶液；PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 5℃。双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可随时切换。
在调配溶液浓度时，浓度太低产生的酸和碱含量也低，当浓度较高时硫酸钠容易析出晶体对后续工艺有影响，PH在8.5-10区间内锌离子等金属离子转变为沉淀会更加彻底，效果更好。
实施例二：一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为14%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH调节至9。溶解时，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。PH调节罐包括一级PH调节罐和连接一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持14%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到7.5，给反应一定的停留时间，溶液中大部分锌离子以氢氧化锌的形式沉淀，溶液中固形物沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到9进入二级PH调节罐。将PH调整到9的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤缓冲罐。
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；让较为纯净的硫酸钠溶液进入到后续工艺，延长了离子交换树脂系统再生间隔期和双极膜系统的使用寿命；超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入到离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；降低金属离子对双极膜电渗析系统的影响。
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；即可得到符合进入双极膜电渗析系统技术指标的硫酸钠溶液；PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 20℃。双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可随时切换。
实施例三：一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为16%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH调节至9.5。溶解时，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。PH调节罐包括一级PH调节罐和连接一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持16%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到7.5，给反应一定的停留时间，溶液中大部分锌离子以氢氧化锌的形式沉淀，溶液中固形物沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到9.5进入二级PH调节罐。将PH调整到9.5的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤缓冲罐。
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；让较为纯净的硫酸钠溶液进入到后续工艺，延长了离子交换树脂系统再生间隔期和双极膜系统的使用寿命；超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入到离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；降低金属离子对双极膜电渗析系统的影响。
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；即可得到符合进入双极膜电渗析系统技术指标的硫酸钠溶液；PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 30℃。双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可随时切换。
实施例四：一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为25%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH调节至10。溶解时，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。PH调节罐包括一级PH调节罐和连接一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持25%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到8，给反应一定的停留时间，溶液中大部分锌离子以氢氧化锌的形式沉淀，溶液中固形物沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到10进入二级PH调节罐。将PH调整到10的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤缓冲罐。
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；让较为纯净的硫酸钠溶液进入到后续工艺，延长了离子交换树脂系统再生间隔期和双极膜系统的使用寿命；超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入到离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；降低金属离子对双极膜电渗析系统的影响。
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；即可得到符合进入双极膜电渗析系统技术指标的硫酸钠溶液；PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 40℃。双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可随时切换。
本发明在溶解调配好浓度后，加入氢氧化钠调节PH值，合理地控制溶液浓度，加入氢氧化钠不仅实现调节PH值，而且最大化地将硫酸钠溶液中的锌离子等金属离子转变为沉淀实现固液分离，然后通过超滤系统去除锌离子沉淀物，相比于现有技术中，本发明不仅去除效果更好，锌离子沉淀物和其他杂质基本完全被超滤系统的无孔超滤膜截留，而且由于本身超滤装置的特点，经过反冲洗后，可以对锌离子等金属离子进行回收，回收利用率高。其余残留的锌离子等金属离子，通过离子交换树脂系统去除，树脂清洗流程主要有水洗、酸解析、一次水洗酸、二次水洗酸、碱中和及水洗碱，其中水洗碱是反向运行，其余均是正向运行。
双极膜的离子交换膜根据不同制作方法分为均相膜和异相膜，主要采用均相膜。它是由离子交换基团的高分子材料直接制成或者是在高分子膜基上直接连接活性基团而制成的离子交换膜，这类膜中离子交换基团与成膜的高分子材料发生化学结合，其组成完全均匀，膜片较薄，膜电阻低，破裂强度较高，耐强酸强碱，能耗也低。双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm。双极膜中无论盐室、酸室、碱室和极水室等进入系统膜前压力0.1～1bar，膜后压力0～0.5bar。双极膜电渗析过程中，双极膜两侧的电压控制在100～300V，操作电流控制在100～400A，以保证双极膜电渗析系统的正常工作。双极膜电渗析系统的循环冷却水，压力＞0.2MPa，温度≤28℃。双极膜电渗析系统压缩空气要求无水无油，压力0.6～0.8Mpa。双极膜电渗析系统的厂房保持5～40℃，保持配电室温度低于40℃，控制室室温保持在25℃左右。
相比于现有技术，进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液更为纯净。
本发明经双极膜电渗析系统可制得一定浓度的硫酸和氢氧化钠溶液。硫酸溶液可作为离子交换树脂再生反洗酸液，也可浓缩后输送到粘胶纤维生产的酸浴工序中形成硫酸循环回收再利用系统。氢氧化钠溶液可作为离子交换树脂再生反洗碱液，也可浓缩后输送到粘胶纤维生产的浆粕浸渍工序、碱纤维素磺酸酯溶解工序、废气吸收工序、精练压洗工序、硫酸钠溶解调配工序、酸水中和处理工序等形成碱循环回收再利用系统，降低了粘胶纤维的生产成本。
双极膜的离子交换膜根据不同制作方法分为均相膜和异相膜，主要采用均相膜。它是由离子交换基团的高分子材料直接制成或者是在高分子膜基上直接连接活性基团而制成的离子交换膜，这类膜中离子交换基团与成膜的高分子材料发生化学结合，其组成完全均匀，膜片较薄，膜电阻低，破裂强度较高，耐强酸强碱，能耗也低。双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm。双极膜中无论盐室、酸室、碱室和极水室等进入系统膜前压力0.1～1bar，膜后压力0～0.5bar。双极膜电渗析过程中，双极膜两侧的电压控制在100～300V，操作电流控制在100～400A，以保证双极膜电渗析系统的正常工作。双极膜电渗析系统的循环冷却水，压力＞0.2MPa，温度≤28℃。双极膜电渗析系统压缩空气要求无水无油，压力0.6～0.8Mpa。双极膜电渗析系统的厂房保持5～40℃，保持配电室温度低于40℃，控制室室温保持在25℃左右。
这个新工艺不仅使整个工艺流程简单化、降低成本投入且占地面积小，最大程度地减少了溶液中锌离子等金属离子和其它杂质的存在，还能够提高锌离子等金属离子回收率，降低整个系统的电耗，降低对双极膜造成的损伤，提高其使用寿命，而且延长了离子交换树脂系统再生间隔期，传统工艺再生周期7～10d，新工艺再生周期至少30d，也便于对锌离子等金属离子进行酸反洗回收再利用。

Claims (7)

1.一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将芒硝加入除盐水在溶解罐中进行溶解，得到浓度为10%～25%的硫酸钠溶液，然后进入PH调节罐，在硫酸钠溶液中加入氢氧化钠将PH值调节至8.5～10；
（2）将通过PH调节而产生有沉淀的硫酸钠溶液进入超滤系统中去除氢氧化锌胶体、有机物质及固体悬浮物；
（3）将经过超滤系统过滤的硫酸钠溶液进入离子交换树脂系统去除硫酸钠溶液中残余的金属离子；
（4）经过离子交换树脂系统的硫酸钠溶液经过PP微孔过滤器进行精滤；
（5）经过PP微孔过滤器精滤后的硫酸钠溶液，进入双极膜电渗析系统产生硫酸和氢氧化钠；其中进入双极膜电渗析系统的硫酸钠溶液浊度NTU≤1ppm，Zn2+≤2ppm，Fe3+≤0.1ppm、Ca2++Mg2+≤0.1ppm，溶液温度为 5～40℃。
2.根据权利要求1所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中，芒硝定量加入溶解罐，除盐水定量加入溶解罐进行溶解，所述的溶解罐的输出口通过输出管连接PH调节罐，输出口还通过回流管连接溶解罐输入口，输出口上设置在线电导率监控输出口上的溶液浓度，输出管上设置根据在线电导率的数据进行控制打开或关闭的阀门，在线电导率检测溶液浓度不合格的溶液通过回流管回流到溶解罐直至溶解罐出口的电导率达标后阀门打开进入PH调节罐。
3.根据权利要求2所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：所述的PH调节罐包括一级PH调节罐和连接于一级PH调节罐下游位置的二级PH调节罐，所述的一级PH调节罐在硫酸钠浓度保持10%～25%的条件下，在一级PH调节罐的进料管路中加入氢氧化钠中和芒硝中的硫酸，将PH调节到7～8，给反应一定的停留时间，溶液中形成固形物，进行沉降排污，然后通过一级PH调节罐上部的溢流管路溢流到二级PH调节罐，在溢流管路上安装在线PH监控，对溢流液进行监控，并控制小流量氢氧化钠溶液加入，将PH调整到8.5～10进入二级PH调节罐。
4.根据权利要求3所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：将PH调整到8.5～10的溶液在二级PH调节罐中进行充分混合，二级PH调节罐还通过反流管连接一级PH调节罐，通过二级PH调节罐出口的PH监测是否达到要求，当PH值不符合要求，将溶液通过反流管送回一级PH调节罐再次调节，当PH值符合要求用泵将溶液送到超滤系统的超滤缓冲罐。
5.根据权利要求1所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：所述的PP微孔过滤器其膜孔径为0.15～5μm。
6.根据权利要求1所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：超滤系统中超滤膜截留分子量20000D，运行温度5～40℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，其特征在于：所述双极膜中的膜堆由150～300对膜组件通过液压紧锁而成，双极膜中阴、阳离子交换膜膜厚为0.1～0.2mm，BP膜厚为0.1～0.25mm，且膜堆采用模块化设计，根据不同要求和处理条件可并联方式连接或串联方式连接，两者可切换。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112299472A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 阿拉尔市中泰纺织科技有限公司 一种利用芒硝生产硫酸铵、硫酸锌和小苏打的方法
CN113860624A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 水处理装置、控制方法和计算机可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0739729A (ja) * 1993-07-30 1995-02-10 Asahi Glass Co Ltd 中性塩からの酸及び／又はアルカリの回収プロセス
CN103341322A (zh) * 2013-07-24 2013-10-09 宜宾海翔化工有限责任公司 一种双极膜电渗析法从粘胶纤维硫酸钠废液制取酸碱的预处理方法
CN105110521A (zh) * 2015-08-25 2015-12-02 杭州蓝然环境技术有限公司 一种脱硫废水的循环利用方法
CN105884145A (zh) * 2016-06-22 2016-08-24 四川格瑞斯环境科技有限公司 一种污水处理系统及其污水处理方法
CN107253775A (zh) * 2017-06-22 2017-10-17 广东益诺欧环保股份有限公司 一种电镀废水污泥减量装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0739729A (ja) * 1993-07-30 1995-02-10 Asahi Glass Co Ltd 中性塩からの酸及び／又はアルカリの回収プロセス
CN103341322A (zh) * 2013-07-24 2013-10-09 宜宾海翔化工有限责任公司 一种双极膜电渗析法从粘胶纤维硫酸钠废液制取酸碱的预处理方法
CN105110521A (zh) * 2015-08-25 2015-12-02 杭州蓝然环境技术有限公司 一种脱硫废水的循环利用方法
CN105884145A (zh) * 2016-06-22 2016-08-24 四川格瑞斯环境科技有限公司 一种污水处理系统及其污水处理方法
CN107253775A (zh) * 2017-06-22 2017-10-17 广东益诺欧环保股份有限公司 一种电镀废水污泥减量装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯震东等: "《BMED解离硫酸盐高效清洁制酸碱工艺》", 《科技导报》 *
王绍文等: "《冶金工业节水减排与废水回用技术指南》", 31 October 2013, 冶金工业出版社 *
第12期: "《Recovery of H2SO4 and NaOH from Na2SO4 by electrodialysis with heterogeneous bipolar membrane》", 《DESALINATION AND WATER TREATMENT》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113860624A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 水处理装置、控制方法和计算机可读存储介质
CN113860624B (zh) * 2020-06-30 2024-03-22 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 水处理装置、控制方法和计算机可读存储介质
CN112299472A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 阿拉尔市中泰纺织科技有限公司 一种利用芒硝生产硫酸铵、硫酸锌和小苏打的方法

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