[發(fā)明專利]一種工業(yè)廢酸的回收工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110023529.1
• 申請(qǐng)日: 2011-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN102167422A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)漢杰;張旭;張磊;吳菁嵐;熊健;柏建新;謝婧婧;陳勇;陳曉春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/42
• 分類號(hào): C02F1/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢酸的回收工藝，尤其涉及離子交換樹脂再生廢酸液、電鍍廢酸液和金屬表面處理廢酸液的回收工藝。

背景技術(shù)

在工業(yè)水處理、石油化工、電力、食品醫(yī)藥及冶金等領(lǐng)域，離子交換技術(shù)被廣泛應(yīng)用，當(dāng)離子交換樹脂床運(yùn)行失效后，要用大量的酸和堿對(duì)失效的離子交換樹脂進(jìn)行再生處理，一股為了讓樹脂充分再生，至少需要兩倍化學(xué)計(jì)量的再生劑，所以每周期的離子交換操作都要產(chǎn)生大量的廢酸和廢堿；在電鍍及金屬表面處理行業(yè)，大量的酸充當(dāng)清洗液及電解液，當(dāng)這些酸中金屬離子達(dá)到一定濃度時(shí)，廢酸就必須用新鮮的酸液代替。大量含重金屬廢酸的產(chǎn)生和排放，給生態(tài)環(huán)境造成極大的威脅，隨著環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，日益加大的環(huán)保壓力迫切廢酸排放企業(yè)尋求廉價(jià)穩(wěn)定的廢酸治理技術(shù)。

目前，絕大多數(shù)廢酸均采用中和法和沉淀法處理，中和后的廢水作為工業(yè)廢水處理，該處理方法不僅需要消耗大量的石灰等中和劑，還產(chǎn)生大量的固體污染物，運(yùn)行費(fèi)用較高；部分工業(yè)廢酸采用高溫水解和蒸發(fā)法，但是能耗過大，僅適用于產(chǎn)品附加值高的特殊組分。基于離子交換膜的擴(kuò)散透析技術(shù)可以相對(duì)經(jīng)濟(jì)有效地回收廢酸，酸可以選擇性地透過離子交換膜，而金屬離子和有機(jī)物無法通過，從而實(shí)現(xiàn)酸的回收，除了流體泵外不需要消耗額外的能量，但是擴(kuò)散透析技術(shù)由于膜面積限制，處理量降低，很難滿足大量廢酸的回收需要；由于離子交換膜制造的技術(shù)限制，孔徑分布較寬，很難阻止單價(jià)的金屬離子通過，膜對(duì)酸的通透選擇性較差，不適合處理含單價(jià)金屬鹽的廢酸，回收后的酸的濃度和純度均受限制；此外膜易受有機(jī)物污染，價(jià)格昂貴，但壽命一股僅有數(shù)月。這些弊端均限制了擴(kuò)散透析技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一股僅可用于從含高價(jià)金屬鹽的廢酸中回收酸，廢酸中不宜含有單價(jià)金屬離子和易污染膜的有機(jī)物。

由于離子交換樹脂和離子交換膜具有類似的分離機(jī)理，但是離子交換樹脂有更窄的孔徑分布，且吸附和洗脫是在不同的分配平衡過程中完成，并不像擴(kuò)散透析那樣依靠不同組分在同一個(gè)過程中的擴(kuò)散速率不同而實(shí)現(xiàn)組分間的分離，所以酸阻滯層析技術(shù)相對(duì)于擴(kuò)散透析技術(shù)具有更高的分離能力和更低的運(yùn)行成本。目前酸阻滯層析技術(shù)在國內(nèi)還是空白，在國外該核心技術(shù)主要被加拿大和德國掌握，商業(yè)化的酸回收設(shè)備(APU)以Recoflo離子交換技術(shù)為基礎(chǔ)，APU工藝以矮床和逆流洗脫著稱，吸附操作時(shí)只利用樹脂床的傳質(zhì)區(qū)，以此改善吸附動(dòng)力學(xué)，洗脫時(shí)需要反方向進(jìn)行，從而提高洗脫流出的酸的濃度，具體工藝如下：吸附操作時(shí)先進(jìn)廢酸至H⁺剛剛穿透，流出液全作為高鹽廢液部分；隨后反方向進(jìn)水洗脫，一部分料液返回利用，一部分作為純酸。APU工藝可以經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)高價(jià)金屬鹽和酸的分離，但是在處理含單價(jià)Na⁺的廢酸時(shí)，由于Na⁺和H⁺之間的分離程度較低，這時(shí)如果再僅僅利用樹脂床的傳質(zhì)區(qū)，就會(huì)導(dǎo)致吸附的酸量很少，反映在洗脫流出曲線上則金屬離子流出曲線和H⁺流出曲線之間的距離很近，且H⁺流出曲線的峰很窄，因此當(dāng)溶液中金屬離子濃度降低到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，H⁺濃度已經(jīng)降得很低了，結(jié)果APU每循環(huán)回收的純度達(dá)標(biāo)的純酸量很少，效率低下，而且濃度極低，不能滿足工業(yè)化應(yīng)用。由于以上技術(shù)缺陷，導(dǎo)致含單價(jià)金屬離子或有機(jī)物的廢酸回收問題一直是個(gè)技術(shù)難題和行業(yè)應(yīng)用空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工業(yè)廢酸的回收工藝，不僅適用于含高價(jià)金屬鹽的廢酸體系，還適用于含有較多單價(jià)離子和有機(jī)物的廢酸，如含Na⁺的廢酸體系。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種工業(yè)廢酸的回收工藝，將含有0.8mol/L以上H⁺濃度的廢酸泵入裝有吸酸樹脂的酸回收層析器中，樹脂吸附酸，當(dāng)層析器流出液中H⁺濃度升到進(jìn)料廢酸中H⁺濃度的0.5～1倍時(shí)，停止進(jìn)廢酸，進(jìn)水洗脫，洗脫液流向與廢酸流向相同，當(dāng)層析器流出液中H⁺濃度降到0.01～0.6mol/L時(shí)，停止進(jìn)水，繼續(xù)進(jìn)廢酸料液，層析器的進(jìn)料端如此循環(huán)；

與此同時(shí)，層析器的出料端分四段分別收集流出液：

A段、低酸純水段：水洗脫至流出液中H⁺濃度降到0.01～0.6mol/L時(shí)開始收集，直至流出液中金屬離子濃度升到進(jìn)料廢酸中金屬離子濃度的0.01～0.2倍時(shí)停止收集，A段收集液作為洗脫液回收利用；