CN220520155U - 一种从化抛废酸回收磷酸的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于危险废物资源化循环利用领域，涉及一种从化抛废酸回收磷酸的装置，包括：通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括一张阳膜和一张阴膜的膜单元，阳膜靠近阴极极板的一侧设置，阴膜靠近阳极极板的一侧设置，阳膜靠近阴极极板的一侧设有电极液通道，阳膜靠近阳极极板的一侧设有废酸液通道，化抛废酸进入废酸液通道，杂质透过膜单元进入电极液通道，回收物保留在废酸液通道中，实现将硫酸和硫酸铝从化抛废酸中分离，并保留得到磷酸。可将铝材化学抛光硫磷混合酸废液中去除金属盐硫酸铝和强酸硫酸，保留并回收中强酸磷酸，实现磷酸的资源化循环利用，可有效减少化学抛光磷酸排放，减少磷酸废水处理的药剂浪费和废水处理的二次污染。

Description

一种从化抛废酸回收磷酸的装置

技术领域

本实用新型涉及废物资源化技术领域，更具体地说，涉及一种从化抛废酸回收磷酸的装置。

背景技术

铝及合金制品在生产过程中常用酸进行化学抛光，以提高表面光亮度。该化学溶剂主要由浓磷酸浓、浓硫酸加少量添加剂组成，故称为酸性化学抛光。酸性抛光液在一定温度下优先溶解掉制品表面凸出部分，从而使化学抛光液中，铝成分不断溶解积聚，当铝含量达到一定限度时，抛光剂便失效，成为化学抛光废酸被废弃排放。

化学抛光化抛废酸中主要含有磷酸、硫酸和铝，未经处理的化学抛光化抛废酸排放会造成环境污染；且传统中使用的沉淀法，会生产大量二次污染污泥，同时造成大量污水处理药剂成本。同时，磷又是一种不可更新、日渐匮乏的宝贵资源。因此，从含磷废液中回收磷是解决这一问题的有效途径之一。

传统的铝化学抛光废酸再生工艺有矮床树脂阻滞酸回收法，可以将废酸中的金属离子去除，但是只能获得磷酸和硫酸的混合酸，不能将磷酸和硫酸分离。

但是实际生产中，铝及合金制品不是单一的，对铝化学抛光酸中的磷酸和硫酸的比例要求也是变化的，即有时需要磷酸和硫酸比较高的配方，有时需要磷酸和硫酸比较低的配方，这就造成传统酸回收器，在废酸收集、再生、回用的过程中，回收的是磷酸和硫酸的混酸，且回收酸的磷酸硫酸比例只能是与上一批次排放的废酸匹配，而难以与下一批次要求的磷酸、硫酸比例匹配。

传统的电渗析可将含盐水脱盐淡化，也可将含盐水电解制得相应的酸和碱，但是电渗析还没有从磷酸中有选择的分离去除金属盐、硫酸，而保留磷酸的装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中，电渗析虽然传统的电渗析可将含盐水脱盐淡化，也可将含盐水电解制得相应的酸和碱，但是电渗析还没有从磷酸中有选择的分离去除金属盐、硫酸，而保留磷酸的装置。针对现有技术的上述的缺陷，提供一种从化抛废酸回收磷酸的装置，包括：

通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括一张阳膜和一张阴膜的膜单元，所述阳膜靠近所述阴极极板的一侧设置，所述阴膜靠近所述阳极极板的一侧设置，所述阳膜靠近所述阴极极板的一侧设有电极液通道，所述阳膜靠近所述阳极极板的一侧设有废酸液通道，所述膜单元设有多组，多组所述膜单元并列地排布在所述装置内，相邻的所述阳膜与所述阴极极板设于所述废酸液通道的同一侧，相邻的所述阴膜与所述阳极极板设于所述废酸液通道的同一侧。

优选地，所述电极液通道设有电极液进口和电极液出口。

优选地，所述废酸液通道设有废酸液进口和废酸液出口。

优选地，所述电极液进口和所述废酸液进口互不连通，所述电极液出口和所述废酸液出口互不连通。

优选地，所述装置还设有磷酸收集口。

优选地，所述装置还设有硫酸铝收集口。

优选地，所述装置还设有硫酸收集口。

实施本实用新型的从化抛废酸回收磷酸的装置，具有以下有益效果：通过设置通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括一张阳膜和一张阴膜的膜单元，阳膜靠近阴极极板的一侧设置，阴膜靠近阳极极板的一侧设置，阳膜靠近阴极极板的一侧设有电极液通道，阳膜靠近阳极极板的一侧设有废酸液通道，化抛废酸进入废酸液通道，杂质透过膜单元进入电极液通道，回收物保留在废酸液通道中，实现将硫酸和硫酸铝从化抛废酸中分离，并保留得到磷酸；化抛废酸进入废酸液通道，所含的杂质金属盐和强酸在电场作用下透过膜单元进入电极液通道，杂质金属盐和强酸从化抛废酸中分离，中强酸和弱酸保留在废酸液通道中；可将各类废酸中的铝、铜、镍、锰等金属盐杂质去除，并有选择地去除强酸，保留中强酸和弱酸，特别是将铝材化学抛光硫磷混合酸废液中去除金属盐硫酸铝和强酸硫酸，保留并回收中强酸磷酸，实现磷酸的资源化循环利用，可有效减少化学抛光磷酸排放，减少磷酸废水处理的药剂浪费和废水处理的二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置的结构示意图；

图2（a）是磷酸的δ-PH示意图；

图2（b）是磷酸的优势区域示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，为本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置的结构示意图。如图1所示，在本实用新型一实施例提供的从化抛废酸回收磷酸的装置中，至少包括，通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括阳膜和阴膜的膜单元，阳膜靠近阴极极板的一侧设置，阴膜靠近阳极极板的一侧设置，阳膜靠近阴极极板的一侧设有电极液通道，阳膜靠近阳极极板的一侧设有化抛废酸液通道，化抛废酸在废酸进水泵的作用下，进入化抛废酸液通道，透过膜单元，进入电极液通道，在电极液排放阀的作用下，将硫酸及硫酸铝从化抛废酸中分离。杂质透过膜单元进入电极液通道，回收物保留在废酸液通道中，实现将硫酸和硫酸铝从化抛废酸中分离，并保留得到磷酸。

一张阳膜和一张阴膜为一组膜单元。在一些可选的实现方式中，膜单元可以设有多组。为了从化抛废酸中提取硫酸及硫酸铝、磷酸效率更高，并且能够更加均匀地提取，避免硫酸及硫酸铝、磷酸遗漏，将多组膜单元并列地排布在本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置内的扩散渗析内。

化抛废酸液通道两侧分别设有化抛废酸液通道进口和化抛废酸液通道出口。化抛废酸液通道设有化抛废酸。化抛废酸则为包括硫酸、硫酸铝、磷酸的溶液。化抛废酸液通道中填充有阴离子树脂，树脂带正电荷。

电极液通道两侧分别设有电极液通道进口和电极液通道出口。电极液通道设有电极液、电极液进口和电极液出口。电极液为包含硫酸及硫酸铝的溶液，主要成分是硫酸及硫酸铝。废酸液通道设有废酸液、废酸液进口和废酸液出口。为了避免电极液和废酸液相融合，电极液进口和废酸液进口互不连通，电极液出口和废酸液出口互不连通。

相邻的阳膜与阴极极板设于化抛废酸液通道的同一侧，相邻的阴膜与阳极极板设于化抛废酸液通道的同一侧。阳膜带负电荷，可以通过阴离子，但是不能透过阳离子，也不能透过水分子、磷酸分子。阴膜带正电荷，可以通过阳离子，但是不能透过阴离子，也不能透过水分子、磷酸分子。

本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置还设有硫酸铝和硫酸收集口。硫酸铝和硫酸收集口用于收集经过本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置分离出的硫酸铝和硫酸。

本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置还设有磷酸收集口。磷酸收集口用于收集经过本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置分离出的磷酸。

本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置的工作原理是：

利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。本实用新型从化抛废酸回收磷酸的装置，两端设置阴极极板和阳极极板，在通直流电情况下形成一个方向固定的的电场。在电场的作用下，阴离子向阳极方向（图1中右边所示）运动，阳离子向阴极极方向（图1中左边所示）运动。废酸液通道中的硫酸、硫酸铝解离为硫酸氢根离子HSO₄ ^-、硫酸氢根离子SO₄ ^2-离子、铝Al³⁺离子和氢H⁺离子。其中硫酸氢根离子HSO₄ ^-、硫酸氢根离子SO₄ ^2-离子是阴离子，带负电，受电场束缚只能向阳极方向运动（图1中右边所示），并透过阴膜，进入电极液通道中；电极液中的铝离子Al³⁺和氢离子H⁺是阳离子，带正电荷，受电场束缚只能向阴极方向运动（图1中左边所示），并透过阳膜，进入电极液通道中。由于阳膜可以阻挡阳离子，因此废酸液通道中的硫酸根、硫酸氢根进入电极液通道，而电极液通道中的硫酸根、硫酸氢根不能进入废酸液通道，从而实现将硫酸、硫酸铝从化抛废酸中分离。

然后透过阴膜进入阴膜右侧的电极液中，但是电极液中的阴离子被阴膜阻挡，不能进入废酸液通道中因此硫酸被从废酸中去除。

图2（a）是磷酸的δ-pH示意图，图2（b）是磷酸的优势区域示意图。如图2（a）及图2（b）所示，废液的酸性很强，磷酸含量δ为10%-25%，pH远远小于0，因此磷酸是分子态形式，磷酸分子在电渗析的电场中不受正负极的吸引，向两级运动。废酸液通道中的阴离子树脂带正电荷，由于同电荷相斥的原理，废酸中磷酸分子和正电荷最小的氢离子优先通过树脂，由于正负电荷相等的原理，与氢离子相当量电荷的硫酸根离子也优先通过树脂，而铝离子和与铝离子电荷相等的硫酸根离子则延迟通过树脂。因此硫酸铝优先从废酸液通道中分离。废酸液通道中，硫酸铝优先被分离，硫酸后被分离，剩下的磷酸则从废酸液通道出口中排出。

在一些可选的实现方式中，控制废酸液通道的进水速度和电渗析电场强度，即可调节获得的磷酸中含有的硫酸比例。如降低进水废酸液通道的进水速度，或提高电渗析电场强度，可获得硫酸含量较少的磷酸。反之，提高进水废酸液通道的进水速度，或降低电渗析电场强度，可获得硫酸含量较高的磷酸。可以根据进口废酸中磷酸、硫酸的比例，和回用所需的磷酸、硫酸比，调节进水废酸液通道的进水和电场强度，调节措施和产生的结果具有实时性，且操作简单、快捷、方便、有效；还可有效地减少了化学抛光磷酸的排放，减少了磷酸废水处理的药剂浪费和废水处理二次污染；且磷是不可再生资源，减少了磷资源的浪费。

本实用新型通过以上实施例的设计，其有益效果是：通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括一张阳膜和一张阴膜的膜单元，阳膜靠近阴极极板的一侧设置，阴膜靠近阳极极板的一侧设置，阳膜靠近阴极极板的一侧设有电极液通道，阳膜靠近阳极极板的一侧设有废酸液通道，化抛废酸进入废酸液通道，杂质透过膜单元进入电极液通道，回收物保留在废酸液通道中，实现将硫酸和硫酸铝从化抛废酸中分离，并保留得到磷酸；化抛废酸进入废酸液通道，所含的杂质金属盐和强酸在电场作用下透过膜单元进入电极液通道，杂质金属盐和强酸从化抛废酸中分离，中强酸和弱酸保留在废酸液通道中；可将各类废酸中的铝、铜、镍、锰等金属盐杂质去除，并有选择地去除强酸，保留中强酸和弱酸，特别是将铝材化学抛光硫磷混合酸废液中去除金属盐硫酸铝和强酸硫酸，保留并回收中强酸磷酸，实现磷酸的资源化循环利用，可有效减少化学抛光磷酸排放，减少磷酸废水处理的药剂浪费和废水处理的二次污染。

本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (7)

1.一种从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，包括：

通过电气连接的阴极极板、阳极极板、包括一张阳膜和一张阴膜的膜单元，所述阳膜靠近所述阴极极板的一侧设置，所述阴膜靠近所述阳极极板的一侧设置，所述阳膜靠近所述阴极极板的一侧设有电极液通道，所述阳膜靠近所述阳极极板的一侧设有废酸液通道，所述膜单元设有多组，多组所述膜单元并列地排布在所述装置内，相邻的所述阳膜与所述阴极极板设于所述废酸液通道的同一侧，相邻的所述阴膜与所述阳极极板设于所述废酸液通道的同一侧。

2.根据权利要求1所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述电极液通道设有电极液进口和电极液出口。

3.根据权利要求2所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述废酸液通道设有废酸液进口和废酸液出口。

4.根据权利要求3所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述电极液进口和所述废酸液进口互不连通，所述电极液出口和所述废酸液出口互不连通。

5.根据权利要求1所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述装置还设有磷酸收集口。

6.根据权利要求5所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述装置还设有硫酸铝收集口。

7.根据权利要求5所述的从化抛废酸回收磷酸的装置，其特征在于，所述装置还设有硫酸收集口。