CN111960813B - 一种分子筛合成废液的高值利用后处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分子筛合成废液的高值利用后处理系统，包括洗涤罐、第一储液罐、第二储液罐、混料罐、双开隔板、陶瓷滤膜和分子筛出料口；洗涤罐包括有机罐和水罐；有机罐与水罐采用垂直布置，有机罐位于水罐上方；有机罐和水罐之间通过双开隔板隔开密封，有机罐和水罐的侧面底部均设有陶瓷滤膜，滤膜直径根据分子筛颗粒大小而定，方便液体通过而固体被留在罐体中；水罐底部设有分子筛出料口；有机罐的陶瓷滤膜出口连接至第一储液罐；水罐的陶瓷滤膜出口连接至第二储液罐。本发明的有益效果是：与传统直接洗涤不同，本发明的分子筛合成废液采用有机相和水相分层洗涤，使分散在有机相中的模板剂得到回收，分散在水相中的金属物种实现再利用。

Description

一种分子筛合成废液的高值利用后处理系统及方法
技术领域
本专利涉及到分子筛合成废液的后处理工艺，具体涉及一种分子筛合成废液的高值利用后处理系统及方法，属于材料制备领域。
背景技术
在合成分子筛过程中，需要用到氢氧化钠、氨水等碱液，也会用到有机胺等作为模板剂，合成工艺完成后，存在两个问题：一是体系中含有大量的碱液和有机模板剂，二是存在溶解的硅铝物种。这一方面会造成后处理工艺比较复杂，另一方面有机模板剂和硅铝物种直接排放会污染环境，特别是涉及到某些特殊的昂贵的分子筛模板剂则需要回收利用。
一般而言，常规分子筛合成后处理方式是直接用水洗涤，将体系由pH值为10-13洗涤至中性，这期间需要用到较多溶剂水，且耗时较长，尤其是中试规模以上的合成，有机模板剂和硅铝物种分散在大量的溶剂水中，在回收利用上不占优势。
随着环保标准收紧，分子筛合成过程中的废水排放将变得更加严格。此外，随着分子筛作为载体和吸附剂的市场崛起，分子筛的需求将会骤增，降低合成成本将是各厂家具有核心竞争力的首选。
鉴于此，如何实现分子筛合成废水和洗涤废水的高值利用就显得很重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种分子筛合成废液的高值利用后处理系统及方法。
这种分子筛合成废液的高值利用后处理系统，包括洗涤罐、第一储液罐、第二储液罐、混料罐、双开隔板、陶瓷滤膜和分子筛出料口；洗涤罐包括有机罐和水罐；有机罐与水罐采用垂直布置，有机罐位于水罐上方；有机罐和水罐之间通过双开隔板隔开密封，有机罐和水罐的侧面底部均设有陶瓷滤膜，滤膜直径根据分子筛颗粒大小而定，方便液体通过而固体被留在罐体中；水罐底部设有分子筛出料口；有机罐的陶瓷滤膜出口连接至第一储液罐；水罐的陶瓷滤膜出口连接至第二储液罐；第二储液罐和混料罐采用垂直布置，第二储液罐位于混料罐上方，第二储液罐和混料罐之间设有双开隔板；第二储液罐的侧面底部设有陶瓷滤膜。
作为优选：有机罐为透明罐，可以观测到分层。
这种分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，包括以下步骤：
S1、将合成分子筛的浆料加入到洗涤罐中，向浆料中加入溶剂，混合后，浆料分层；上层有机相留在有机罐中，下层水相通过双开隔板进入到有机罐下方的水罐中；将合成分子筛的废液通过有机相和水相分层依次洗涤；
S2、有机相进入第一储液罐，分散在有机相中的模板剂通过旋蒸或层析等方式回收；
S3、水相进入第二储液罐，分散在水相中的金属物种，加入镁物种进行絮凝，将钠和硅铝物种分开，含有钠的有机废水通过常规手段处理后排放；而絮凝产物(沉淀)通过双开隔板进入混料罐，向絮凝产物中加入一定比例的硅物种和铝物种，干燥、煅烧、磨粉后得到粗制堇青石，从而实现有机模板剂、硅铝源回收利用和废水无污染排放。
作为优选：步骤S1中，分子筛合成废液采用有机相和水相分层洗涤，有机相采用的溶剂为正己烷或石油醚，洗涤次数不超过3次，水相采用去离子水。
作为优选：步骤S1中，分子筛一般分散在水相，打开双开隔板，水相和分子筛流入水罐，水相流完后，关闭双开隔板，然后洗涤3-5次，经过水相洗涤的分子筛固体通过分子筛出料口直接下料。
作为优选：步骤S2中，开启有机罐的陶瓷膜过滤管道，有机相通过陶瓷滤膜进入到第一储液罐中。
作为优选：步骤S3中，开启水罐的陶瓷膜过滤管道，洗涤分子筛后的含水废液通过陶瓷滤膜收集到第二储液罐中，向含水废液中加入镁的硝酸盐或硫酸盐或氯化盐，将pH值调到2-6，形成絮凝产物，开启第二储液罐的陶瓷膜过滤管道，高钠废水通过陶瓷滤膜后常规处理排放。
作为优选：步骤S3中，开启第二储液罐与混料罐之间的双开隔板，絮凝产物进入混料罐；硅物种为无定形硅或硅胶中的一种或几种，铝物种为氢氧化铝、氧化铝、硫酸铝、硝酸铝或硅酸铝中的一种或几种；在煅烧前通过ICP或XRF测定镁铝硅的比例，镁：铝：硅的比例近似为1：4：5，煅烧温度为1250-1400℃。
本发明的有益效果是：与传统直接洗涤不同，本发明的分子筛合成废液采用有机相和水相分层洗涤，使分散在有机相中的模板剂得到回收，分散在水相中的金属物种实现再利用，系统结构简单、节省溶剂、节约洗涤时间，并且废液中各组分利用率高。
附图说明
图1为分子筛合成废液的高值利用后处理工艺流程图。
附图标记说明：分子筛1、有机罐2、水罐3、陶瓷滤膜4、双开隔板5、第一储液罐6、第二储液罐7、混料罐8。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述分子筛合成废液的高值利用后处理系统，包括有机透明罐、水罐、第一储液罐、第二储液罐、混料罐、双开隔板、三个陶瓷滤膜、分子筛出料口、管线等部件。为减少洗涤分子筛和其他固体转移过程中难度，有机罐和水罐、第二储液罐和混料罐均采用垂直布置，中间加双开隔板，利用固体料自身重力转移。
将合成的分子筛浆液通过有机相和水相分层依次洗涤后，分散在有机相中的模板剂通过旋蒸、层析等方式回收再使用，分散在水相中的金属物种，加入镁物种进行絮凝，将钠和硅铝物种分开，含有钠的有机废水通过常规手段处理后排放，而沉淀中加入一定比例的硅氧化物和铝氧化物，干燥、煅烧、磨粉后得到粗制堇青石，可以作为精制堇青石的原料。
实施例一ZSM-5分子筛废水处理
将合成ZSM-5分子筛的浆料用泵注入到有机透明罐中，向浆料中加入石油醚，混合后，浆料分层，下层为水相和分子筛，上层为石油醚和有机模板剂，开启有机罐和水罐之间隔板，水相和分子筛流入水罐，待有机相和水相界面到达底部时，关闭隔板，开启有机罐底部陶瓷滤膜，石油醚和有机模板剂进入第一储液罐，如此反复2-3次。第一储液罐中有机相通过旋蒸或层析实现模板剂的回收。
开启水罐底部陶瓷滤膜，水相进入到第二储液罐。向水罐中加入去离子水洗涤分子筛，洗涤后废水进入到第二储液罐，如此反复2-3次后，通过分子筛出料口将ZSM-5卸下。
向第二储液罐中加入硝酸镁，得到絮凝产物，水相继续通过第二储液罐底部陶瓷滤膜放出，作为高钠盐废水按常规方法处理。絮凝产物通过隔板进入到下方混料罐，向混料罐中加入氧化铝、氧化硅，调整镁：铝：硅比例近似为1：4：5，进行1350℃热处理后，磨粉后得到粗制堇青石。
实施例二CHA分子筛废水处理
将合成CHA分子筛的浆料用泵注入到有机透明罐中，向浆料中加入正己烷，混合后，浆料分层，下层为水相，上层为石油醚、有机模板剂和分子筛，开启有机罐和水罐之间隔板，水相流入水罐，待有机相和水相界面到达底部时，关闭隔板，开启有机罐底部陶瓷滤膜，石油醚和有机模板剂进入第一储液罐，如此反复2-3次，有机相收集完毕后，开启双开隔板，分子筛进入到水罐中。第一储液罐中有机相通过旋蒸或层析实现模板剂的回收。
开启水罐底部陶瓷滤膜，水相进入到第二储液罐。向水罐中加入去离子水洗涤分子筛，洗涤后废水进入到第二储液罐，如此反复2-3次后，通过分子筛出料口将CHA型分子筛卸下。
向第二储液罐中加入氯化镁，得到絮凝产物，水相继续通过第二储液罐底部陶瓷滤膜放出，作为高钠盐废水按常规方法处理。絮凝产物通过隔板进入到下方混料罐，向混料罐中加入硝酸铝、硅胶，调整镁：铝：硅比例近似为1：4：5，进行1350℃热处理后，磨粉后得到粗制堇青石。

Claims (6)

1.一种分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：所述分子筛合成废液的高值利用后处理系统包括洗涤罐、第一储液罐、第二储液罐、混料罐、双开隔板、陶瓷滤膜和分子筛出料口；洗涤罐包括有机罐和水罐，有机罐与水罐采用垂直布置，有机罐位于水罐上方，有机罐和水罐之间通过双开隔板隔开密封，有机罐和水罐的侧面底部均设有陶瓷滤膜，水罐底部设有分子筛出料口；有机罐的陶瓷滤膜出口连接至第一储液罐；水罐的陶瓷滤膜出口连接至第二储液罐；第二储液罐和混料罐采用垂直布置，第二储液罐位于混料罐上方，第二储液罐和混料罐之间设有双开隔板；第二储液罐的侧面底部设有陶瓷滤膜；包括以下步骤：
S1、将合成分子筛的浆料加入到洗涤罐中，向浆料中加入溶剂，混合后，浆料分层；上层有机相留在有机罐中，下层水相通过双开隔板进入到有机罐下方的水罐中；将合成分子筛的废液通过有机相和水相分层依次洗涤；
S2、有机相进入第一储液罐，分散在有机相中的模板剂通过旋蒸或层析的方式回收；
S3、水相进入第二储液罐，分散在水相中的金属物种，加入镁物种进行絮凝，将钠和硅铝物种分开，含有钠的有机废水通过常规手段处理后排放；而絮凝产物通过双开隔板进入混料罐，向絮凝产物中加入一定比例的硅物种和铝物种，干燥、煅烧和磨粉后得到粗制堇青石。
2.根据权利要求1所述的分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：步骤S1中，分子筛合成废液采用有机相和水相分层洗涤，有机相采用的溶剂为正己烷或石油醚，洗涤次数不超过3次，水相采用去离子水。
3.根据权利要求1所述的分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：步骤S1中，打开双开隔板，水相和分子筛流入水罐，水相流完后，关闭双开隔板，然后洗涤3-5次，经过水相洗涤的分子筛固体通过分子筛出料口直接下料。
4.根据权利要求1所述的分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：步骤S2中，开启有机罐的陶瓷膜过滤管道，有机相通过陶瓷滤膜进入到第一储液罐中。
5.根据权利要求1所述的分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：步骤S3中，开启水罐的陶瓷膜过滤管道，洗涤分子筛后的含水废液通过陶瓷滤膜收集到第二储液罐中，向含水废液中加入镁的硝酸盐或硫酸盐或氯化盐，将pH值调到2-6，形成絮凝产物，开启第二储液罐的陶瓷膜过滤管道，高钠废水通过陶瓷滤膜后常规处理排放。
6.根据权利要求1所述的分子筛合成废液的高值利用后处理系统的处理方法，其特征在于：步骤S3中，开启第二储液罐与混料罐之间的双开隔板，絮凝产物进入混料罐；硅物种为无定形硅或硅胶中的一种或几种，铝物种为氢氧化铝、氧化铝、硫酸铝、硝酸铝或硅酸铝中的一种或几种；在煅烧前通过ICP或XRF测定镁铝硅的比例，煅烧温度为1250-1400℃。
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