[發明專利]一種電解氯化銨廢水制氯氣及次氯酸鈉的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010097441.3
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111378984B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 汪群慧;徐元晟;高明;倪金;史慧敏;鄒德志
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C25B9/19
• 分類號: C25B9/19;C25B1/26;C25B1/14
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種電解氯化銨廢水制氯氣及次氯酸鈉的裝置及方法，屬于水處理技術領域。該裝置包括電解槽、陰極電極板、陽極電極板、陰離子膜、陰極進料口、陽極進料口、洗氣瓶和氣袋；陰離子膜固定在陽極室和陰極室之間,將電解槽內部空間分隔成陽極室和陰極室；陽極室和陰極室的上部分別設置有進料口和出氣口；陽極出氣口接氣袋，陰極出氣口接裝滿水的洗氣瓶。本裝置結構合理，可有效利用氯化銨，防止氯氣與銨離子接觸爆炸，電解效率高。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，特別是指一種電解氯化銨廢水制氯氣及次氯酸鈉的裝置及方法。

背景技術

現行的稀土氧化物生產工藝中,需要把礦石中的稀土元素經過硫酸浸出，再經一系列轉化形成氯化稀土，向氯化稀土溶液中加入沉淀劑碳酸氫銨，經過沉淀分離，形成碳酸稀土，而在沉淀和洗滌過程中形成大量含有高濃度的氯化銨廢水。碳酸稀土沉淀廢水中氯化銨的濃度在20～100g/L之間。稀土氨氮廢水排放的主要危害，是造成水體富營養化，使水質下降，水體長達半年時間處于Ⅴ類或劣Ⅴ類狀態。此外，氨氮可通過人體皮膚、呼吸道、消化道引起中毒，低濃度氨氮可引起喉炎，高濃度氨氮可引起支氣管炎、肺炎、肺水腫，甚至昏迷、休克，如果濺入眼睛，會引起晶狀體渾濁，甚至失明。然而，對于絕大多數稀土企業來講，將這么高的氨氮含量降低到能夠達標排放的標準，無疑是一種極大的挑戰。

此外，在化肥、印刷、電鍍等產品生產過程中也會產生以含氯化銨為主的廢水，隨著科學技術的發展，一些新工藝新技術開始應用到氯化銨廢水的處理中來，有些給企業還帶來較高的利益。目前主流處理方法包括以下幾種：

吹脫法，其基本原理為：將氣體通入水中，通過調高pH，使廢水中銨離子轉為游離氨，再用空氣將游離氨吹脫成氨氣回收利用，從而達到去除氨氮的目的。吹脫法適用于高濃度的氨氮廢水處理，設備操作簡單，但受pH值和溫度影響較大，使用氫氧化鈣提高溶液pH值，不但設備容易結垢，而且增加了廢水處理成本，低溫時氨氮去除效率低，而且吹脫處理的氨氣進入大氣會造成二次污染。

化學沉淀法是指通過沉淀劑與廢水中的銨離子發生化學反應生成沉淀，從而去除廢水中氨氮的方法。目前較常用的化學沉淀法是磷酸銨鎂(MAP)法。其基本原理是利用廢水中銨離子能夠與鎂離子和磷酸根離子反應生成MgNH₄PO₄沉淀(即MAP沉淀，也叫鳥糞石)，從而達到去除氨氮的目的。生成的MAP沉淀可作為緩釋肥料回收利用。但該方法需使用如磷酸等化學藥劑，價格較貴，因此處理費用高，生產企業難以接受，而且生成的MAP在市場上沒有被大規模應用，銷售較為困難。

離子交換法是一種利用吸附劑上可交換的陽離子能夠與銨離子進行離子交換反應，已期達到降低廢水中氨氮濃度的方法。常用的吸附劑有天然沸石、蒙脫土、粉煤灰、煤矸石、樹脂等。離子交換法適合小于500mg/L低濃度氨氮廢水的處理，對于高濃度的氨氮廢水，由于吸附劑吸附的銨較多，其吸附能力會隨著吸附的進行而降低，因而吸附劑需要頻繁再生提高廢水處理效率，而再生多次的吸附劑吸附效率會大幅下降，故要進行吸附劑更換，這就增大了生產工藝的復雜性，提高了生產成本。

蒸發濃縮是用加熱方式蒸發廢水，使氯化銨濃縮結晶。該工藝路線可回收冷卻結晶后的高純氯化銨固體，可作為本裝置的反應原料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電解氯化銨廢水制氯氣及次氯酸鈉的裝置及方法，該裝置結構合理，可有效防止氯氣與銨離子接觸爆炸，電解效率高。

該裝置包括電解槽、陰極電極板、陽極電極板、陰離子膜、陰極進料口、陽極進料口、洗氣瓶和氣袋；陰離子膜固定在陽極室和陰極室之間，將電解槽內部空間分隔成陽極室和陰極室；陽極室一側設置陽極電極板，陰極室一側設置陰極電極板，陽極室的上部設置陽極進料口和陽極出氣口，陰極室的上部設置陰極進料口和陰極出氣口；陽極出氣口通過硅膠管二接氣袋，陰極出氣口通過硅膠管一接裝滿水的洗氣瓶，洗氣瓶上設置出氣的玻璃管。

其中，陰極電極板連接陰極板導線，陽極電極板連接陽極板導線。