CN111268848A - 一种清洁高效的磷酸回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业污水处理领域，尤其是涉及一种清洁高效的磷酸回收工艺。本发明所提供的清洁高效的磷酸回收工艺，通过采用由平行隔网替代菱形隔网和特殊的管件结构，用耐酸组件制成的酸回收装置，在限定的流速和流量比条件下，将磷酸金属盐废水中的磷酸进行高效回收且最终酸回收率大于70％，并通过蒸发浓缩最终获得磷酸酸浓度为80％和废酸减量3倍。过程中不需要添加任何药剂，操作简便且回收效果稳定。因此，本发明用所提供的清洁高效的磷酸回收工艺有效的解决了工业磷酸废水难回收或回收率低的问题，避免了其他药剂和多段工艺的使用，降低了该工艺的成本和污染，显著地提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明属于工业污水处理领域，尤其是涉及一种清洁高效的磷酸回收工艺。
背景技术
目前，工业领域上对磷酸回收一直没有很好的处理工艺，不仅处理过程极为复杂，而且最终所得到的回收率也不高，无法做到清洁高效。专利CN2019102177899提到了一种磷酸回收工艺，高倍浓缩液送入搅拌反应池中，通入双氧水搅拌曝气一段时间后，送入第一压滤机进行固液分离，滤液送入真空蒸馏反应釜进行真空浓缩，在真空浓缩过程中，根据需要相应加入或者不加入双氧水，浓缩完成后送脱色反应釜，在脱色反应釜中加入活性炭和硅藻土，根据需要相应加入或者不加入双氧水，脱色完成后送第二压滤机进行固液分离，滤液送去回收酸储罐。该工艺操作步骤繁杂，能耗高，需要使用多种其他添加物，且回收效果不详；专利CN2012105761870阐述了一套用于含金属盐废稀磷酸的回收处理设备及工艺，包括用于滤除废稀磷酸溶液中的固型或胶体微粒的预过滤系统、用于分离经过上步处理的废稀磷酸溶液中的磷酸盐和游离稀磷酸的压力分离膜脱盐回收系统以及用于进一步处理经过上步处理得到的含酸浓缩盐溶液以进一步分离磷酸盐和残余游离稀磷酸的树脂酸吸附法磷酸回收除盐系统。该工艺及设备用于对浓度较低的稀磷酸进行回收，且回收工艺也较为复杂。
上述两种磷酸回收工艺都有各自的不足，在如今提倡清洁高效处理理念的环境下，亟需一种简便稳定且效果显著的磷酸回收方法来弥补现有工艺上的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种清洁高效的磷酸回收工艺。
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：所述清洁高效的磷酸回收工艺包括如下步骤：
-一级酸回收：将磷酸金属盐废水与纯水以对流的方式分别通入至一级酸回收装置的原水室和接收室，原水室出口得到装置中反应交换所剩的一级废酸，接收室出口则得到一级回收酸；
-二级酸回收：将一级废酸接着通入二级酸回收装置的原水室，同时将纯水以对流的方式通入二级酸回收装置的接收室，原水室出口得到装置中反应交换所剩的二级废酸，接收室出口则得到二级回收酸；
-酸浓缩提纯：将一级和二级回收酸进行蒸发提纯，除去部分酸回收时渗透稀释的纯水，提高酸浓度；对二级废酸也进行蒸发浓缩减量化处理。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
作为本发明的优选技术方案：一级、二级酸回收装置由反应膜堆、蠕动泵和连接管件组成，其中：所述反应膜堆包括膜堆夹板、阴离子交换膜和隔网，所述阴离子交换膜与隔网交替堆叠；所述隔网采用耐酸的聚丙烯聚乙烯与热塑性弹性体的共混材料，所述连接管件采用耐酸的硬聚氯乙烯材质制成，且出水膜堆夹板底部的出水管需延长至膜堆顶部，运用连通器原理使上方进水或进酸能够充满膜堆，出水膜堆夹板顶部的出水管需向上进行弯折防止料液回流。
作为本发明的优选技术方案：所述隔网采用平行条纹设计替代通用的菱形条纹，菱形条纹会使料液呈湍流状态，料液中的离子运动速度更快，目的是减少层流带来的浓差极化对于电渗析效果的负面影响，而平行条纹使料液呈层流状态，离子运动速度降低，有助于无外加电场干预的酸回收过程中离子的迁移，同时，浓差极化能够让离子向膜面迁移的动能提高。平行条纹格网的应用使得对流对于酸回收过程产生的正面影响得到进一步增强，促进了酸回收率的提高。
作为本发明的优选技术方案：对流的方式为料液与纯水在装置中以相反的方向流进和流出。
作为本发明的优选技术方案：一级、二级酸回收过程限定的流量范围为0.9-3.6升每小时；废液与纯水的进水流量比在1:0.8～1:1.5之间。
作为本发明的优选技术方案：酸浓缩提纯采用常压低温蒸发工艺，蒸发温度控制在45-70℃之间。
优选地，所述磷酸回收工艺的一二级酸回收过程，磷酸总回收率≧70％，金属盐截留率≧99.6％，酸浓缩提纯最终回收酸浓度≧80％，废酸浓缩倍数≧3。
本发明提供一种清洁高效的磷酸回收工艺，通过采用由平行隔网替代菱形隔网，用耐酸组件制成的酸回收装置，在限定的流速和流量比条件下，将磷酸金属盐废水中的磷酸进行高效回收且最终酸回收率大于70％，并通过蒸发浓缩最终获得磷酸酸浓度为80％和废酸减量3倍。过程中不需要添加任何药剂，操作简便且回收效果稳定。因此，本发明用所提供的清洁高效的磷酸回收工艺有效的解决了工业磷酸废水难回收或回收率低的问题，避免了其他药剂和多段工艺的使用，降低了该工艺的成本和污染，显著地提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明所提供的一种清洁高效的磷酸回收系统的流程图。
图2a为酸回收装置反应膜堆进水夹板图示。
图2b为酸回收装置反应膜堆出水夹板图示。
图3a为通用菱形隔网的图示。
图3b为本发明所提供的平行隔网的图示。
具体实施方式
参照附图和具体实施例对本发明进行进一步地详细说明。
一种清洁高效的磷酸回收系统，包括如下组件和步骤：
膜堆进水夹板1,进水口101,膜堆进口102,进酸口103，膜堆出水夹板2，出酸口201，膜堆出口202，出水口203。
-一级酸回收：将含有磷酸铝和磷酸的混合废水(磷酸浓度70％，磷酸铝浓度10％)与纯水以对流的方式分别通入进酸口103和进水口101至由平行隔网组成的一级酸回收装置的原水室和接收室，在废水流量3L/h，废水与纯水流量比1:1.2的条件下进行一级酸回收过程，出酸口201得到装置中反应交换所剩的一级废酸(磷酸含量40％，磷酸铝含量7％)，出水口203则得到一级回收酸(磷酸含量45％，磷酸铝含量1％，酸回收率50％)；
-二级酸回收：为进一步提高酸回收效率，减少废酸量，将一级废酸接着通入二级酸回收装置的进酸口103，同时将纯水以对流的方式通入第二级酸回收装置的进水口101，在废水流量3L/h，废水与纯水流量比1:1.2的条件下继续进行二级酸回收过程，出酸口201得到装置中反应交换所剩的二级废酸(磷酸含量20％，磷酸铝含量6.5％)，出水口203则得到二级回收酸(磷酸含量20％，磷酸铝含量0.5％，酸回收率45％)。一级和二级酸回收过程的总回收率约为70％。
-酸浓缩提纯：将一级和二级的混合回收酸在常压下60℃进行蒸发提纯，最终得到磷酸浓度为80％，磷酸铝含量2.4％的可回用回收酸；同时，将一、二级混合废酸在常压下60℃进行蒸发浓缩，最终得到浓缩倍数为3的废酸进行委外处理。
本具体实施例中，通过本发明所提供的工艺实现了高浓度磷酸混合体系中对磷酸的高效回收，极大的缩减了废酸处理量，提高了磷酸回用的经济效益。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：所述清洁高效的磷酸回收工艺包括如下步骤：
-一级酸回收：将磷酸金属盐废水与纯水以对流的方式分别通入至一级酸回收装置的原水室和接收室，原水室出口得到装置中反应交换所剩的一级废酸，接收室出口则得到一级回收酸；
-二级酸回收：将一级废酸接着通入二级酸回收装置的原水室，同时将纯水以对流的方式通入二级酸回收装置的接收室，原水室出口得到装置中反应交换所剩的二级废酸，接收室出口则得到二级回收酸；
-酸浓缩提纯：将一级和二级回收酸进行蒸发提纯，除去部分酸回收时渗透稀释的纯水，提高酸浓度；对二级废酸也进行蒸发浓缩减量化处理。
2.根据权利要求1所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：一级、二级酸回收装置由反应膜堆、蠕动泵和连接管件组成，其中：所述反应膜堆包括膜堆夹板、阴离子交换膜和隔网，所述阴离子交换膜与隔网交替堆叠；所述隔网采用耐酸的聚丙烯聚乙烯与热塑性弹性体的共混材料，所述连接管件采用耐酸的硬聚氯乙烯材质制成，且出水膜堆夹板底部的出水管需延长至膜堆顶部，出水膜堆夹板顶部的出水管需向上进行弯折。
3.根据权利要求2所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：所述隔网采用平行条纹使废液在膜堆中以层流的方式流动。
4.根据权利要求1所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：对流的方式为料液与纯水在装置中以相反的方向流进和流出。
5.根据权利要求1所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于，所述的第一级与第二级酸回收过程限定的流速范围为0.9-3.6升每小时之间；废液与纯水的进水流量比在1:0.8～1:1.5之间。
6.根据权利要求1所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：酸浓缩提纯采用常压低温蒸发工艺，蒸发温度控制在45-70℃之间。
7.根据权利要求1所述的清洁高效的磷酸回收工艺，其特征在于：所述磷酸回收工艺的一二级酸回收过程，磷酸总回收率≧70％，金属盐截留率≧99.6％，酸浓缩提纯最终回收酸浓度≧80％，废酸浓缩倍数≧3。
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