扩散渗析在化成箔酸性废水处理中的应用

·718-第四届中国膜科学与技术报告会论文集2010年10月扩散渗析在化成箔酸性废水处理中的应用李晓玉(山东天维膜技术有限公司,潍坊261061)摘要:化成箔行业电极箔酸腐蚀废水处理一般采用石灰中和法或蒸发结晶法,该两种方法技术落后,不仅处理成本高,而且不能回收酸性废水中的有用成分,并且存在二次污染问题.本文介绍了采用扩散渗析法综合处理化成箔行业酸性废水,回收废酸液中的无机酸成分,实现了资源的再利用,降低了企业的运行成本,减轻了企业对环境的压力.关键词:化成箔酸洗废水;扩散渗析;均相离子交换膜;酸回收随着国民经济的快速发展,呈现出越来越多的环境问题,其中最大的问题之一是大量的酸性废液的排放.这些废液涉及我国钢铁工业、冶金、电子、稀土等众多国民经济重点领域.以化成箔行业为例,一个中型的低压电极箔生产企业,每天排放25%一30%的废酸约30t(主要成分为硫酸、盐酸),目前针对这类酸性废液的处理主要有石灰中和和蒸发结晶两种方法.这两种方法均存在很大的弊端,前者不仅浪费资源而且产生的废渣仍污染环境;后者需要巨额设备投资,运行成本非常高,一般企业难以承受.这些问题的存在,严重地阻碍了相关行业的可持续发展和科技进步,对人类的生存环境构成了严重的威胁.膜技术由于高效、实用、无污染和工艺简便等独特优点,普遍被认为是高效节能的新型分离技术,是解决当代人类面临的能源、资源、环境等重大问题的有效手段,是实现可持续发展战略的技术基础.适用于工业酸性废水处理回用的均相阴离子膜组件(扩散渗析器)及系统处理装置越来越受到用户的青睐.山东天维膜技术有限公司自主研发的DF120系列均相离子交换膜及其酸回收装置(扩散渗析器)具有操作简便、节省能源和资源、无二次污染等优点,目前已在化成箔等涉酸行业酸性废水处理方面得到应用,并取得了良好的效果.1扩散渗析法废酸回收原理川膜法回收废酸采用的是渗析原理,以浓差做推动力,整个装置由扩散渗析膜、配液板、加强板、液流板框等组合而成,可以是板式也可是卷式,板式组装如图1,由一定数量的膜组成不同数量的结构单元;其中每个单元由一张阴离子均相膜隔开成扩散室(A室)和渗析室(B室),在阴离子均相膜的两侧分别通人废酸液及接受液(自来水)时,废酸液(A室)侧的硫酸及其盐的浓度远高于水的一侧,因此由于浓度梯度的存在,废酸及其盐类有向B室渗透的趋势,但膜是有选择透过性的,它不会让每种离子以均等的机会通过,如图2,首先阴离子膜骨架本身带正电荷,在溶液中具有吸引带负电水化离子而排斥带正电荷水化离子的特性,故在浓度差的作用下,废酸侧的阴离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧.同时根据电中性要求,也会夹带带正电荷的离子,由于H+的水化半径比较小,电荷较少;而金属盐的水化离子半径较大,又是高价的,因此H+会优先通过膜,这样废液中的酸就会被分离出来.由于采用逆流操作,在废液出口处,酸室中的酸虽因扩散而大大降低浓度,仍比进口水中酸的浓度高,加上实际做膜时,可以通过侧基取代控制膜的含水量和孔径,所以扩散渗析对酸的回收率一般均能达到80%以上.收稿日期:2010一09一20作者简介:李晓玉,男,山东省临沂市人,工程师,山东天维膜技术有限公司,E-mial:lixiaoyu_ouc@163.com论文集李晓玉:扩散渗析在化成箔酸性废水处理中的应用残液自来水.喇|急户书刀」介日日尸衅陌卜少U/\八日日废酸图2回收酸扩散渗析选择透过性原理示意图2化成箔酸性废水处理及酸回收工艺2.1处理规模以新疆某大型化成箔企业为例,设计建造扩散渗析废酸处理系统总规模120m3/d.2.2废酸处理情况该项目处理的废酸及回收酸水质对照表,列于表L表1化成箔酸腐蚀废水处理前后水质图3化成箔酸性腐蚀废液回收工艺流程图水)由顶部进人扩散渗析器的渗析室,在浓度差的作用下,废酸中的无机酸通过阴离子交换膜扩散到自来水中,金属离子由于离子膜内部荷正电基团的阻碍而留在废酸中.系统产生的回收酸送人专用储酸槽,通过兑人适量的浓酸提高浓度后,返回电极箔腐蚀生产线再次使用,残液回收后进入后处理工序,用做生产净水剂等的原料或者做无害化处理.2.4主要工艺设备2.4.1保安过滤装置保安过滤装置一套,由40只PP滤芯组成,用于去除废酸液中的悬浮物、颗粒等杂质,过滤精度l林m·2.4.2扩散渗析器单台处理能力6m“/d,共20台.配套储酸槽15m3共8个,如图4.项,目H+/(mol·L一‘)Al“+/(g·L一‘)废酸6~710~12回收酸5.5~6<0.5残液<二0.510~112.3工艺流程介绍化成箔酸性腐蚀废液处理工艺流程如图3所不。电极箔腐蚀工艺生产过程中,腐蚀槽中产生的废酸,首先经过孔径为1拜m的PP滤芯过滤后,进人储存废酸的高位槽,然后通过流量控制阀由底部自流进人扩散渗析器的扩散室,同时接受液(自来图4