CN110217931A - 一种废酸的资源化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废酸的资源化处理工艺,包括以下步骤:步骤一:采用耐酸纳滤工艺+扩散渗析工艺进行处理,进行酸回收;步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液;然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液;步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子(宝石)级氧化铝;步骤四:采用反渗透工艺+电渗析工艺进行进处理;步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。本发明可以实现废酸液中90%以上酸的循环利用,同时可以得到电子(宝石)级氧化铝,具有很高的价值。

Description

一种废酸的资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及一种废酸的资源化处理工艺。
背景技术
铝电解电容器广泛应用于家用电器、计算机、通讯、工业控制、电动汽车、电力机车及军事和宇航设备中。铝电解电容器的制备工艺流程包括铝箔腐蚀、氧化膜化成、铝箔切割等。其中,决定铝电解电容器性能高低的关键是进行铝箔的腐蚀,经过腐蚀后的氧化铝膜表面积成倍增加,使得其容量可以做到很大。目前,常采用化学腐蚀法来扩大铝箔表面积。
在电极箔的腐蚀工序中,腐蚀液主要由硫酸、盐酸按一定比例配制而成,铝箔作为阳极在通直流电的情况下被均匀的电化学腐蚀,其中阳极的单质铝会变成铝离子进入液体体系,在稀硫酸腐蚀的情况下以硫酸铝存在,当铝离子含量达到一定程度,其中的酸度无法满足铝箔的电化学腐蚀液体环境时,就会作为废酸液排出腐蚀箔工艺体系,变成废酸。
现在国内普遍的处理方法是将废酸与石灰乳混合发生中和反应生成石膏,石膏渣通过离心分离脱除水分后作为废渣处理。该处理方法的主要问题是废酸的利用价值低,造成有用物质的浪费;并产生了大量的废渣,处理成本高,且作业环境很差。
因此,很多研究者提出了对电极箔腐蚀废酸液进行回收利用。例如,专利CN108862348A和专利CN108033472A公开了一种电极箔腐蚀废酸的回收利用方法。通过采用蒸发浓缩的方法,将废酸中的硫酸铝结晶分离,酸浓度提升后可以回收利用;该方法既回收了酸,又得到了硫酸铝产品;相比于石灰乳中和工艺,该技术有很大的改进。但蒸发工艺的能耗极大,且最终回收得到的硫酸铝产品价值较低,运行成本太高。专利CN106430270A也公开了一种利用电极箔腐蚀废硫酸生产聚硫酸铝的方法。该技术通过化学反应,虽然最终得到了聚硫酸铝产品,但聚硫酸铝产品的价值较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种废酸的资源化处理工艺,实现废酸液中90%以上酸的循环利用,同时可以得到高价值的电子(宝石)级氧化铝。
实现本发明目的的技术方案是:一种废酸的资源化处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:采用耐酸纳滤工艺对腐蚀废酸液进行过滤,去除废酸中的Al3+,得到透过液和浓缩液,然后采用扩散渗析工艺对浓缩液进行处理,得到透析液和透残液;其中,透过液和透析液均为达到回用标准的回收酸;
步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液;然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液;
步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子(宝石)级氧化铝;
步骤四:采用反渗透工艺对铵盐溶液进行处理,然后采用电渗析工艺对反渗透工艺产生的浓水进行进一步处理;
步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。
所述步骤一中的耐酸纳滤工艺中的纳滤膜截留分子量150Da~300Da,纳滤膜操作压力2.0MPa~6.0MPa,操作温度20℃-35℃。
所述步骤二中加入的氨水溶液的浓度为25%~28%。
所述步骤三中具体为:硫酸铝铵沉淀先通过纯水进行洗涤,直至中性,得到高纯度的硫酸铝铵晶体;然后将硫酸铝铵晶体经过干燥和高温煅烧,得到电子(宝石)级氧化铝。
所述硫酸铝铵晶体的干燥温度为80℃~120℃,干燥时间为8h~12h。
所述高温煅烧的温度为600℃~800℃,煅烧时间为2h~4h。
所述步骤四中反渗透工艺处理铵盐溶液后得到的淡水作为第三步的洗涤用水循环使用。
所述反渗透工艺中的反渗透膜的产水电导率≤50μS/cm,反渗透工艺得到的浓水的TDS含量为3%~5%。
所述步骤四中电渗析工艺得到的淡水返回至反渗透工艺前端,与反渗透工艺的原水混合,再经反渗透膜继续处理。
所述电渗析工艺得到的淡水的TDS含量为0.8%~1.2%,电渗析工艺得到的浓水的TDS含量为16%~20%。
采用了上述技术方案,本发明具有以下的有益效果:(1)本发明可以实现废酸液中90%以上酸的循环利用,同时可以得到电子(宝石)级氧化铝,具有很高的价值;并且生产过程中可以实现水资源的循环利用,没有新的废液产生,实现废弃物的零排放,不会对环境造成污染。
(2)本发明采用“纳滤+扩散渗析”的组合工艺进行酸回收,相比于现有技术采用单一的扩散渗析酸回收工艺,酸回收率增加了10%以上。
(3)本发明得到电子(宝石)级氧化铝,纯度可以达到99.999%以上,其价值远高于硫酸铝等产品。相比于已公开的工艺,资源利用的价值更高。
(4)本发明采用“反渗透+电渗析”的组合工艺,反渗透的产水可以作为硫酸铝铵的洗涤用水,不需要添加新的水资源;电渗析的淡水又可以回到反渗透前端,循环浓缩。实现了水资源的循环利用,减少了资源的浪费及废水的产生。
(5)本发明与现有技术相比,实现了所有资源的循环利用,没有废水、废气、废渣的外排,是一种绿色环保的技术。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1,本实施例的废酸的资源化处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:采用耐酸纳滤工艺对腐蚀废酸液进行过滤,去除废酸中的Al3+,得到透过液和浓缩液。耐酸纳滤工艺中的纳滤膜截留分子量150Da~300Da,纳滤膜操作压力2.0MPa~6.0MPa,操作温度20℃-35℃。其中透过液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。经过耐酸纳滤工艺处理后的相关数据如下表所示:
检测项目 总酸(mol/L) Al<sup>3+</sup>浓度(mol/L)
废酸原液 5.298 0.446
回收酸 4.862 0.014
纳滤膜浓缩液 5.854 0.778
纳滤膜对酸的回收率为50%,对Al3+的去除率为97%,经过纳滤膜处理后的酸满足回用的标准。
然后采用扩散渗析工艺对耐酸纳滤工艺的浓缩液进行处理,得到透析液和透残液。其中透析液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。酸的回收率为86.5%,Al3+的分离率为96.9%。具体的数据如下表所示。
步骤一:总的酸回收率≥90%。
步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液。其中,氨水溶液的浓度为25%~28%,氨水过量5%,充分搅拌反应时间1h。然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液。
步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子(宝石)级氧化铝。具体为:硫酸铝铵沉淀先通过纯水进行洗涤,直至中性,得到高纯度的硫酸铝铵晶体;然后将硫酸铝铵晶体经过干燥(干燥温度为80℃,干燥时间为12h)和高温煅烧(温度为600℃,煅烧时间为4h),得到电子(宝石)级氧化铝,纯度达到99.999%。
步骤四:采用反渗透工艺对铵盐溶液进行处理,反渗透工艺处理铵盐溶液后得到的淡水作为第三步的洗涤用水循环使用。反渗透工艺中的反渗透膜的产水电导率为35μS/cm,反渗透工艺得到的浓水的TDS含量为3%。
然后采用电渗析工艺对反渗透工艺产生的浓水进行进一步处理。电渗析工艺得到的淡水返回至反渗透工艺前端,与反渗透工艺的原水混合,再经反渗透膜继续处理。电渗析工艺得到的淡水的TDS含量为0.8%,渗析工艺得到的浓水的TDS含量为16%。
步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。
(实施例2)
本实施例的废酸的资源化处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:采用耐酸纳滤工艺对腐蚀废酸液进行过滤,去除废酸中的Al3+,得到透过液和浓缩液。耐酸纳滤工艺中的纳滤膜截留分子量150Da~300Da,纳滤膜操作压力2.0MPa~6.0MPa,操作温度20℃-35℃。其中透过液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。经过耐酸纳滤工艺处理后的相关数据如下表所示:
检测项目 总酸(mol/L) Al<sup>3+</sup>浓度(mol/L)
废酸原液 6.323 0.266
回收酸 5.782 0.008
纳滤膜浓缩液 6.852 0.464
纳滤膜对酸的回收率为50%,对Al3+的去除率为97%,经过纳滤膜处理后的酸满足回用的标准。
然后采用扩散渗析工艺对耐酸纳滤工艺的浓缩液进行处理,得到透析液和透残液。其中透析液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。酸的回收率为86.5%,Al3+的分离率为96.9%。具体的数据如下表所示。
检测项目 总酸(mol/L) Al<sup>3+</sup>浓度(mol/L)
纳滤膜浓缩液 6.852 0.464
透析液 4.803 0.014
透残液 1.574 0.458
步骤一:总的酸回收率≥90%。
步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液。其中,氨水溶液的浓度为25%~28%,氨水过量5%,充分搅拌反应时间1h。然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液。
步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子(宝石)级氧化铝。具体为:硫酸铝铵沉淀先通过纯水进行洗涤,直至中性,得到高纯度的硫酸铝铵晶体;然后将硫酸铝铵晶体经过干燥(干燥温度为100℃,干燥时间为10h)和高温煅烧(温度为700℃,煅烧时间为3h),得到电子(宝石)级氧化铝,纯度达到99.999%。
步骤四:采用反渗透工艺对铵盐溶液进行处理,反渗透工艺处理铵盐溶液后得到的淡水作为第三步的洗涤用水循环使用。反渗透工艺中的反渗透膜的产水电导率为40μS/cm,反渗透工艺得到的浓水的TDS含量为4%。
然后采用电渗析工艺对反渗透工艺产生的浓水进行进一步处理。电渗析工艺得到的淡水返回至反渗透工艺前端,与反渗透工艺的原水混合,再经反渗透膜继续处理。电渗析工艺得到的淡水的TDS含量为1%,渗析工艺得到的浓水的TDS含量为18%。
步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。
(实施例3)
本实施例的废酸的资源化处理工艺,包括以下步骤:
步骤一:采用耐酸纳滤工艺对腐蚀废酸液进行过滤,去除废酸中的Al3+,得到透过液和浓缩液。耐酸纳滤工艺中的纳滤膜截留分子量150Da~300Da,纳滤膜操作压力2.0MPa~6.0MPa,操作温度20℃-35℃。其中透过液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。经过耐酸纳滤工艺处理后的相关数据如下表所示:
检测项目 总酸(mol/L) Al<sup>3+</sup>浓度(mol/L)
废酸原液 8.530 0.330
回收酸 7.828 0.010
纳滤膜浓缩液 9.425 0.575
纳滤膜对酸的回收率为50%,对Al3+的去除率为97%,经过纳滤膜处理后的酸满足回用的标准。
然后采用扩散渗析工艺对耐酸纳滤工艺的浓缩液进行处理,得到透析液和透残液。其中透析液为达到回用标准的回收酸,可循环利用。酸的回收率为86.5%,Al3+的分离率为96.9%。具体的数据如下表所示。
检测项目 总酸(mol/L) Al<sup>3+</sup>浓度(mol/L)
纳滤膜浓缩液 9.425 0.575
透析液 6.607 0.017
透残液 2.165 0.567
步骤一:总的酸回收率≥90%。
步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液。其中,氨水溶液的浓度为25%~28%,氨水过量5%,充分搅拌反应时间1h。然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液。
步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子(宝石)级氧化铝。具体为:硫酸铝铵沉淀先通过纯水进行洗涤,直至中性,得到高纯度的硫酸铝铵晶体;然后将硫酸铝铵晶体经过干燥(干燥温度为120℃,干燥时间为8h)和高温煅烧(温度为800℃,煅烧时间为2h),得到电子(宝石)级氧化铝,纯度达到99.999%。
步骤四:采用反渗透工艺对铵盐溶液进行处理,反渗透工艺处理铵盐溶液后得到的淡水作为第三步的洗涤用水循环使用。反渗透工艺中的反渗透膜的产水电导率为45μS/cm,反渗透工艺得到的浓水的TDS含量为5%。
然后采用电渗析工艺对反渗透工艺产生的浓水进行进一步处理。电渗析工艺得到的淡水返回至反渗透工艺前端,与反渗透工艺的原水混合,再经反渗透膜继续处理。电渗析工艺得到的淡水的TDS含量为1.82%,渗析工艺得到的浓水的TDS含量为20%。
步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:采用耐酸纳滤工艺对腐蚀废酸液进行过滤,去除废酸中的Al3+,得到透过液和浓缩液,然后采用扩散渗析工艺对浓缩液进行处理,得到透析液和透残液;其中,透过液和透析液均为达到回用标准的回收酸;
步骤二:向扩散渗析工艺的透残液中加入氨水溶液进行充分反应,得到硫酸铝铵沉淀以及混合了硫酸铵和氯化铵的铵盐溶液;然后通过离心分离工艺分离硫酸铝铵沉淀和铵盐溶液;
步骤三:硫酸铝铵沉淀经过洗涤、干燥和煅烧工艺,得到电子级氧化铝;
步骤四:采用反渗透工艺对铵盐溶液进行处理,然后采用电渗析工艺对反渗透工艺产生的浓水进行进一步处理;
步骤五:通过蒸发结晶技术处理电渗析工艺产生的浓水,得到硫酸铵和氯化铵产品。
2.根据权利要求1所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述步骤一中的耐酸纳滤工艺中的纳滤膜截留分子量150Da~300Da,纳滤膜操作压力2.0MPa~6.0MPa,操作温度20℃-35℃。
3.根据权利要求1所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述步骤二中加入的氨水溶液的浓度为25%~28%。
4.根据权利要求1所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述步骤三中具体为:硫酸铝铵沉淀先通过纯水进行洗涤,直至中性,得到高纯度的硫酸铝铵晶体;然后将硫酸铝铵晶体经过干燥和高温煅烧,得到电子级氧化铝。
5.根据权利要求4所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述硫酸铝铵晶体的干燥温度为80℃~120℃,干燥时间为8h~12h。
6.根据权利要求4所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述高温煅烧的温度为600℃~800℃,煅烧时间为2h~4h。
7.根据权利要求1所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述步骤四中反渗透工艺处理铵盐溶液后得到的淡水作为第三步的洗涤用水循环使用。
8.根据权利要求1或7所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述反渗透工艺中的反渗透膜的产水电导率≤50μS/cm,反渗透工艺得到的浓水的TDS含量为3%~5%。
9.根据权利要求1所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述步骤四中电渗析工艺得到的淡水返回至反渗透工艺前端,与反渗透工艺的原水混合,再经反渗透膜继续处理。
10.根据权利要求1或9所述的一种废酸的资源化处理工艺,其特征在于:所述电渗析工艺得到的淡水的TDS含量为0.8%~1.2%,电渗析工艺得到的浓水的TDS含量为16%~20%。
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