CN102527237B - 一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学处理方法，具体是指一种利用膜技术对一价离子与二价以上、及有机物进行分离的方法。本发明的步骤是：先将被处理料液经纳滤膜装置进行分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液；然后将上述从纳滤膜装置出来的纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，其中纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可对本发明中物料进行浓缩。本发明的优点是可以在低温或常温下进行，可以减少升温而提供能源，以及操作方便，固定投资较少，而且分离效果、浓缩效果更好。在整个过程中，不再有化学添加剂、二次污染等问题的出现；所以更环保。本发明可广泛应用于化工企业。

Description

一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法

技术领域

本发明涉及一种化学处理方法，具体是指一种利用膜技术对一价离子与二价以上、及有机物进行分离的方法。

技术背景

在有机化工生产过程中，经常会遇到产品及中间体需要除盐纯化的问题，在无机化工的生产过程中经常会遇到一价离子和多价离子分离的问题，在传统的工艺中往往利用各物质在水中不同条件下的溶解度不同而进行分离，或者利用化学沉淀法分离。例如在农药草甘膦的生产过程中会产生草甘膦含量1％、氯化钠含量15％的水溶液，传统方法是将水溶液浓缩，利用在高温下草甘膦溶解度大大增大而氯化钠溶解度变化不大的原理，将氯化钠结晶析出，从而达到氯化钠与草甘膦分离的目的，再比如在氯碱的生产过程中，氯化钠溶液中会有硫酸钠富集，为了保证电解的效率，必须将氯化钠溶液中的硫酸钠去除，传统的方法是将溶液降温至0度以下，利用硫酸钠溶解度随温度降低而变小、氯化钠溶解度随稳定降低变化不大的原理，将硫酸钠析出达到分离的目的。以上方法的能源消耗大、成本高。

随着膜技术的发展，纳滤技术逐渐成熟，纳滤恒容脱盐技术得到应用。俞三传等发表于《水处理技术》第26卷第4期的“纳滤恒容除盐过程分析”对纳滤恒容技术有详细的叙述。在纳滤恒容除盐的过程中需加入原液2～5倍的渗滤剂，纳滤的透过液中盐浓度很低，只有原液盐浓度的1/2～1/5，这部分的透过液中的盐要利用，必须进行蒸发提浓才可利用。由此可见纳滤恒容除盐需要消耗大量的渗滤剂，同时产水大量的低浓度盐水，难以处理。正因为如此，大大阻碍了纳滤恒容除盐技术的发展。

反渗透(RO)、正渗透(FO)、减压渗(PressureRetarded)是几种不同的处理方法，在RO过程中，水在外界压力作用下通过半透膜从高渗透压侧扩散至低渗透压侧溶液中(Δπ＜P)，达到脱盐目的；在FO过程中，水在渗透压作用下从低渗透压侧扩散至高渗透压侧溶液中；而在PRO过程中，维持高渗透压侧压力小溶液的渗透压，水在渗透压作用下从低渗透压侧扩散至高渗透(Δπ＞P)；高渗透压侧所保持的压力可以源源不断地输出功，通过能量转化设备即可获得电能。以上3个过程都是膜过程，它们的实现都需要2个因素：选择透过性的膜和驱动体系。

正渗透技术主要应用于纯水制备尤其是海水淡化领域，同时也应用与新能源领域。高从堦等发表于《水处理技术》第34卷第2期“正渗透----水纯化和脱盐新途径”一文中对正渗透的应用作了叙述。而利用正渗透技术进行纳滤恒容除盐的研究还没有报道。

将正渗透技术原理，与纳滤恒容除盐技术相结合可以大大拓展纳滤恒容除盐技术的应用空间。

发明内容

本发明针对现有除盐技术的不足，结合正渗透技术，提出一种全新的纳滤恒容除盐技术；即一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将被处理料液经纳滤膜装置进行分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液；

(2)将上述从纳滤膜装置出来的纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，其中纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液；其中高浓缩含盐液可以排出***，可以通过另外方式进行再处理，得到固体等物料，而浓缩料液即为本发明需要提纯的物质。

作为优选，上述一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法中，被处理料液在进入纳滤膜装置前进行稀释，将料液中盐的溶浓度稀释至盐在水中饱和浓度的一半。这也是为了更好地在接下来的***处理过程中有足够的水份可以应用；

作为优选，上述一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法的步骤(2)中的纳滤浓缩料液再进入到纳滤膜装置，得到二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液；将上述二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液再进入正渗透膜装置，其中二次纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对二次纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可进一步将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液；即对经过一次处理的被处理料液进行二次处理，可以使被处理料液中分离效果更好，把一价离子与二价离子或有机酸等物质分离；为了实现更好的分离效果，可以再次将浓缩料液进行一次纳滤膜装置与正渗透膜装置的处理，或依次进行两次纳滤膜装置与正渗透膜装置的处理，得到浓缩料液和高浓缩含盐液。在本发明中，纳滤膜装置与正渗透膜装置可以看作是一个处理单元，两者是一个完整处理过程中的两个分项，所以在本发明中所述的一次处理，是指包括纳滤膜装置与正渗透膜装置分别处理了一次；对于本发明中所述的两次处理，即是先进行纳滤膜装置与正渗透膜装置的一个循环处理，再把浓缩料液进行一次上述循环处理；对于本发明中的纳滤膜装置与正渗透膜装置，一般是采用串联的方式连接，当然可以每个步骤分别实施，而不再进行串联连接，这样可以减小固定设备的投资，但操作不方便。由于被处理料液经多次，其中的高浓缩含盐液中盐的浓度也不是很高，可以对这些水等溶液进行再利用，所以把高浓缩含盐液再被输入到被处理料液进口，与被处理料液混合。而且，此处的第三次、第四次处理过程中，可以把被处理料液作为正渗透膜装置的驱动液，对浓缩料液进行再浓缩。

作为优选，上述一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法中被处理料液为含有机酸和一价阴离子无机盐的水溶液，其中有机酸的质量分数为1～25％、一价阴离子无机盐的质量分数为3～25％；或为含有二价或二价以上阴离子的无机盐和一价阴离子无机盐的水溶液，其中二价或二价以上阴离子的无机盐的质量分数为0.5％～15％、一价阴离子无机盐的质量分数为3～25％。这主要是根据目前纳滤膜的现有功能来决定的，同时也是考虑到本发明中实际需要解决的问题而进行的设计。作为更佳选择，所述的一价阴离子无机盐为氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、硝酸铵、或硝酸钠，所述的二价或二价以上阴离子的无机盐为硫酸钠、磷酸钠、硫酸铵、硫酸钾、磷酸铵、或磷酸钾。而目前纳滤膜装置所处理的一价阴离子无机盐为氯化钠最多，而且效果也最佳。

作为优选，上述一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法中正渗透膜装置中的膜材质为醋酸纤维素，其结构为平板膜、中空纤维膜、或卷式膜的一种。

通过本发明，可以把浓缩液的浓度不断提高，直到实现发明人的目的。

有益效果：本发明可以在低温或常温下进行，可以减少升温而提供能源，以及操作方便，固定投资较少，而且分离效果、浓缩效果更好。在整个过程中，不再有化学添加剂、二次污染等问题的出现；所以更环保。

具体实施方式

下面对本发明的实施作具体说明：

实施例1

被处理料液为硫酸钠和氯化钠的混合溶液，其中硫酸钠的质量分数为14％，氯化钠的质量分数为5％。取其中的部分料液，控制压力3.5MPa、温度25℃进入纳滤膜装置分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液，再把上述纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，其中纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液；其中浓缩料液中的氯化钠的质量分数为1％，高含盐的渗滤液中的氯化钠的质量分数为20％。

实施例2

被处理料液为硫酸钠和氯化钠的混合溶液，其中硫酸钠的质量分数为8％，氯化钠的质量分数为15％。取其中的部分料液，先用水对其进行稀释至氯化钠的质量分数为10％，控制压力3.0MPa、温度25℃进入纳滤膜装置分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液，再把上述纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，其中纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液，而高浓缩含盐液排出***；再把上述浓缩料液进入到纳滤膜装置，得到二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液；将上述二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液再进入正渗透膜装置，其中二次纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对二次纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩，控制压力3.0MPa、温度25℃；即可进一步将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液；其中浓缩料液中的氯化钠的质量分数为2％，高含盐的渗滤液中的氯化钠的质量分数为15％。

实施例3

把实施例2处理后得到的浓缩料液再进行一次处理，即进入纳滤膜装置与正渗透膜装置的处理，控制压力3.0MPa、温度25℃；最终可以得到浓缩料液中氯化钠的质量分数为0.5％。

实施例4

按照实施例2所操作的过程，被处理料液为草甘膦和氯化钠的混合溶液，其中草甘膦的质量分数为4％，氯化钠的质量分数为25％，先用水对其进行稀释至氯化钠的质量分数为12.5％；控制压力3.5MPa、温度25℃，进入纳滤膜装置分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液，再把上述纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，正渗透膜装置中的膜材质为醋酸纤维素，结构为平板膜；经三次处理后，可以得到浓缩料液中的氯化钠的质量分数为1.5％，高含盐的渗滤液中的氯化钠的质量分数为20％。

实施例5

按照实施例2所操作的过程，被处理料液为磷酸铵和氯化钾的混合溶液，其中磷酸铵的质量分数为20％，先用水对其进行稀释至15％；氯化钠的质量分数为7％；控制压力2.0MPa、温度25℃，正渗透膜装置中的膜材质为醋酸纤维素，结构为中空纤维膜；经二次处理后，可以得到浓缩料液中的氯化钾的质量分数为0.3％，高含盐的渗滤液中的氯化钠的质量分数为13％。

实施例6

按照实施例2所操作的过程，被处理料液为磷酸钠和氯化钠的混合溶液，其中磷酸钠的质量分数为20％，先用水对其进行稀释至15％；氯化钠的质量分数为5％；控制压力1.0MPa、温度25℃，正渗透膜装置中的膜材质为醋酸纤维素，结构为中空纤维膜；经二次处理后，可以得到浓缩料液中的氯化钾的质量分数为0.4％，高含盐的渗滤液中的氯化钠的质量分数为15％。

Claims (8)

1.一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）将被处理料液经纳滤膜装置进行分离，得到纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液；

（2）将上述从纳滤膜装置出来的纳滤浓缩液和纳滤含盐渗滤液进入到正渗透膜装置，其中纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可将被处理料液分成浓缩料液和高浓缩含盐液。

2.根据权利要求1所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于被处理料液在进入纳滤膜装置前进行稀释，将料液中盐的溶浓度稀释至盐在水中饱和浓度的一半。

3.根据权利要求1所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于将步骤（2）中的纳滤浓缩料液再进入到纳滤膜装置，得到二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液；将上述二次纳滤浓缩液和二次纳滤含盐渗滤液再进入正渗透膜装置，其中二次纳滤浓缩液作为正渗透膜装置的驱动液对二次纳滤含盐渗滤液进行正渗透浓缩；即可进一步将被处理料液分成二次浓缩料液和二次高浓缩含盐液。

4.根据权利要求3所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于再将二次浓缩料液再进行一次纳滤膜装置与正渗透膜装置的处理，或依次进行两次纳滤膜装置与正渗透膜装置的处理，得到三次浓缩料液和三次高浓缩含盐液；三次高浓缩含盐液再被输入到被处理料液进口，与被处理料液混合。

5.根据权利要求1所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于被处理料液为含有机酸和一价阴离子无机盐的水溶液，其中有机酸的质量分数为1～25%、一价阴离子无机盐的质量分数为3～25%；或为含有二价或二价以上阴离子的无机盐和一价阴离子无机盐的水溶液，其中二价或二价以上阴离子的无机盐的质量分数为0.5%～15%、一价阴离子无机盐的质量分数为3～25%。

6.根据权利要求5所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于所述的一价阴离子无机盐为氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、硝酸铵、或硝酸钠，所述的二价或二价以上阴离子的无机盐为硫酸钠、磷酸钠、硫酸铵、硫酸钾、磷酸铵、或磷酸钾。

7.根据权利要求1、5或6所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于所述的一价阴离子无机盐为氯化钠。

8.根据权利要求1所述的一种用正渗透技术的纳滤恒溶除一价阴离子无机盐的方法，其特征在于所述的正渗透膜装置中的膜材质为醋酸纤维素，其结构为平板膜、中空纤维膜、或卷式膜的一种。