[發明專利]一種電滲析耦合離子交換樹脂的赤泥脫堿和回收工藝

有效

• 申請號: 201710077431.1
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106865923B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王洪濤;李風亭;羅穆喜;亓雪嬌;張亞仙
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F9/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：所述赤泥脫堿工藝由赤泥脫堿裝置實現，所述裝置包括水洗塔、電滲析系統和樹脂處理及再生系統，水洗塔由曝氣水洗赤泥塔和儲水塔組成，儲水塔分為室1和室２；所述電滲析系統分為上下兩層，上層為電滲析單元，下層為電極液混合調節室和儲水室單元，利用上下層的重力流和蠕動泵，進行電導液混合循環；包括以下步驟：

（1）赤泥預處理：將煉鋁廠赤泥沉降槽的底泥進行轉移和攪拌，得到均一分散的赤泥漿，所述赤泥漿的含水率為55~65%；

（２）將步驟（1）得到的赤泥漿，用泵輸入至曝氣水洗赤泥塔；

（３）在步驟（２）的曝氣水洗赤泥塔中，加水并曝氣水洗，將以附著形式存在于赤泥中的堿經過多次洗脫，進入儲水塔中；控制泥水比1：3 ~ 1：9；曝氣強度為1 L/min ~ 5 L/min，每次曝氣時間為1~3 min；

（４）在步驟（３）的過程中，每次水洗結束后，將曝氣水洗的泥漿進行靜置，經泥水分離，得到水洗堿液，所得水洗堿液根據含堿量的不同分別進入儲水塔的室1或室２，即初期高堿度的pH值12.0，TDS10 g/L水洗堿液進入室1，后期低堿度的pH值11.0，TDS5 g/L水洗堿液進入室2；底部脫堿赤泥直接排出，進一步壓縮處理并回收利用；

（５）將步驟（４）中所產生的高堿度的水洗堿液收集，輸送到電滲析系統中，進行濃縮和淡化，回收濃縮堿液并淡化出水；

（６）將步驟（４）中所產生的低堿度的水洗堿液和步驟（５）所產生的淡化出水，輸送到樹脂處理及再生系統中，進行深度凈化處理，得到深度處理凈化水；

（７）步驟（６）中的樹脂失效后，采用電滲析-電再生法，再生樹脂并回收水洗堿液；

（８）將步驟（６）產生的深度處理凈化水，輸送至水洗塔中曝氣水洗，多次循環利用，不產生任何二次污染。

2.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：從曝氣水洗赤泥塔出來的水洗堿液，根據泥水比1：3 ~ 1：9，從曝氣水洗赤泥塔的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6處通過重力流進入儲水塔中。

3.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：高濃度的水洗堿液進入電滲析系統，進行淡化和濃縮處理，當濃縮液的TDS達到50~100 g/L時，則回收至煉鋁工藝。

4.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：考慮到隨著pH的下降而產生的氫氧化鋁會對膜性能造成影響，電滲析系統淡化出水需要使pH為11.6~11.8，TDS為3.50~5.50 g/L。

5.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：樹脂處理及再生系統中的樹脂與水洗堿液體積比為5:1~1:5；此外，在樹脂處理及再生系統中加入曝氣裝置，以增大樹脂與堿液的接觸面積以及離子傳質的速率。

6.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：樹脂處理及再生系統的耦合，達到了深度處理、再生樹脂和回收資源的目的，樹脂深度處理系統置于兩室電滲析結構裝置中的一側，進行低濃度堿液的深度處理，兩室電滲析結構裝置的另一側為陰極室，兩室中間采用陽離子交換膜隔開，在樹脂再生時接通兩側的極板通入直流電源，即可再生并回收金屬鹽離子。

7.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：樹脂處理及再生系統的再生室，采用曝氣裝置增大樹脂和處理堿液的接觸面，同時，在再生階段增大了氫離子和樹脂的再生接觸面并有利于樹脂的均勻再生。

8.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：為避免電滲析淡化出水的堿性偏高對樹脂深度處理系統的影響，低濃度的水洗堿液和電滲析淡化出水混合后，pH值11.0~11.8，TDS值3~6 g/L，一起進入樹脂深度處理系統，出水pH為10.0~10.5，TDS為0.5~1 g/L。

9.根據權利要求1所述的耦合電滲析和離子交換樹脂的赤泥脫堿工藝，其特征在于：樹脂失效后，在樹脂深度處理系統基礎上接通直流電源，切換到電滲析再生樹脂模式。