CN115403174A - 铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***,属于铅酸锂电池技术领域。本发明用于解决现有化学中和沉淀法处理时，废水中的游离酸得不到回收利用，中和过程中要消耗大量的碱，造成资源浪费；以及燃烧法处理时，投资和运行费用成本较高的技术问题。本发明包括以下步骤：步骤一：将配酸槽中电池废料提取的废酸集中在储液罐中暂存，采取沉淀、砂滤对废酸初步加工。本发明利用混凝沉淀、浓差扩散再生原理，使含酸废水中的硫酸得到有效的回收利用，提高对硫酸回收率，铁离子去除率，且设置扩散渗析装置对废酸液进一步处理，提高回收酸酸液浓度大于170g/L，铁的含量小于6mg/L；残液酸浓度小于50g/L。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸锂电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***。
背景技术
汽车用铅蓄电池报废后其中约有占电池重量16％左右的稀硫酸，其硫酸浓度为22％左右，另有溶解的铅、铁等金属元素。主要成分及含量：硫酸220g/L，铁58mg/L，由于废酸中硫酸含量较高，直接中和排放浪费大量的硫酸和碱，处理费用较大，不能满足企业节能减排的；含酸废水的超标排放严重威胁着人类赖以生存的环境。随着国家近年来对环境保护监管力度的强化，许多企业在含酸废水治理方面做过不少尝试，取突破成果有限；
目前国内大多数产生酸污染的企业尚无完善的处理设施，所排放的废水中酸含量指标可以达到国家排放标准的废水处理站数量很少，国内对含酸废水的处理方法大多数采用为化学中和沉淀法，该方法优点是投资小，工艺简单，缺点是废水中的游离酸得不到回收利用，同时中和过程中要消耗大量的碱，造成资源浪费；还有一种处理方法是燃烧法，此种方法优点是资源得到很好的回收利用，但投资和运行费用成本较高；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***，去解决现有化学中和沉淀法处理时，废水中的游离酸得不到回收利用，中和过程中要消耗大量的碱，造成资源浪费；以及燃烧法处理时，投资和运行费用成本较高的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***，包括以下步骤：
步骤一：将配酸槽中电池废料提取的废酸集中在储液罐中暂存，采取沉淀、砂滤对废酸初步加工，除去废酸中固体杂质和悬浮物,初滤的废酸经过微滤***，去除废酸液中剩余杂质后进入扩散渗析装置；
步骤二：废酸液进入扩散渗析装置内，阴离子交换膜两侧构成渗析室和扩散室，渗析室和扩散室分别通入废酸液及接受液时，利用阴离子交换膜的透过性，筛滤部分离子；
步骤三：利用阴离子交换膜的膜网格本身带正电荷，在浓度差作用下，废酸侧阴离子被吸引透过阴离子交换膜进入水的一侧，废酸液中带正电荷的离子，由于H+的水化半径比较小，电荷较少，而废酸液中金属盐的水化离子半径较大且高价，H+会优先通过阴离子交换膜，得废酸液中被分离的酸。
本发明还提出了一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，包括精密过滤器，所述精密过滤器一侧固定安装有多组微滤膜***过滤器，所述微滤膜***过滤器顶部设有与精密过滤器连通的分液管，所述微滤膜***过滤器底部侧边并排固定安装有净化箱，所述微滤膜***过滤器底部表面固定安装有排放口，所述微滤膜***过滤器的侧边并排安装有扩散渗析装置，所述扩散渗析装置包括液流板框，所述液流板框内腔中卡接安装有阴离子交换膜，所述扩散渗析装置的一侧底部固定安装有多组回收缓冲罐，所述回收缓冲罐的一侧顶部固定安装有回收酸储罐。
优选的，所述精密过滤器底部固定安装有底架，所述精密过滤器的顶端固定安装有进液管，所述进液管侧边设有与精密过滤器中部连接的回液管，所述精密过滤器靠近微滤膜***过滤器一侧外壁上固定安装有压力阀，所述精密过滤器过滤精度为530um，且滤速2.1m3/h。
优选的，所述微滤膜***过滤器底部设有与净化箱固定连接的组合框，所述微滤膜***过滤器顶端设有与净化箱连通的排气阀，所述净化箱内腔中卡接安装有多组空气滤芯，所述空气滤芯为活性炭材质。
优选的，所述分液管管体上设有与微滤膜***过滤器主体连接的调节阀,所述微滤膜***过滤器的外壳为玻璃钢，且微滤膜***过滤器的处理效率为>2m2/h，所述排放口表面套接有排放管。
优选的，所述扩散渗析装置的两侧固定安装有控制支架，所述液流板框中部设有与控制支架固定连接的加强板，所述控制支架一侧设有两组与排放管套接的控制进口，所述控制支架另一侧架设安装有保护面板，所述保护面板的底部安装有两组测量出口，所述保护面板内部设有与测量出口连接的流量计，所述液流板框上下两端分别连通控制进口和测量出口，所述扩散渗析装置底部设有残液回收管，所述扩散渗析装置顶部一侧设有与净化箱连接的排气管路。
优选的，所述液流板框的内腔顶部固定安装有配液板，所述配液板中部卡接安装有阴离子交换膜，所述阴离子交换膜两侧套接有与液流板框卡接夹板，所述夹板中部设有贴合阴离子交换膜的膜网格，所述阴离子交换膜两侧与液流板框之间构成渗析室和扩散室。
优选的，所述回收缓冲罐的进口与测量出口连接，所述回收缓冲罐通过输送泵与回收酸储罐连接。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过采取沉淀、砂滤、微滤、扩散渗析、中和等过程，利用混凝沉淀、浓差扩散再生原理，使含酸废水中的硫酸得到有效的回收利用，提高对硫酸回收率，铁离子去除率，且设置扩散渗析装置对废酸液进一步处理，提高回收酸酸液浓度大于170g/L，铁的含量小于6mg/L；残液酸浓度小于50g/L；
(2)通过精密过滤器和微滤膜***过滤器对废酸液进行多重过滤，将处理后的废酸液引入扩散渗析装置内，以浓差做推动力，使得渗析室内废酸液透过阴离子交换膜进入扩散室中，实现废液中酸快速分离，装置可循环持续使用，避免燃烧法处理时产生的成本费用，提高废酸液中酸提取分离效率，通过净化箱与微滤膜***过滤器和扩散渗析装置连通，便于将废酸液处理过程中产生的废气集中净化，降低废酸处理过程中产生的废气污染。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1是本发明扩散渗析***的结构示意图；
图2是本发明图1中A区域的放大图；
图3是本发明阴离子交换膜结构示意图；
图4是本发明微滤膜***过滤器俯视结构示意图；
图5是本发明铅酸锂电池的废酸处理工艺流程图；
图6是本发明废酸液渗析结构示意图。
图例说明：1、精密过滤器；101、底架；102、回液管；103、进液管；104、压力阀；2、微滤膜***过滤器；201、组合框；202、排放口；203、排放管；204、排气阀；205、调节阀；206、分液管；207、净化箱；208、空气滤芯；3、扩散渗析装置；301、控制支架；302、排气管路；303、保护面板；304、测量出口；305、控制进口；306、残液回收管；307、液流板框；308、阴离子交换膜；309、渗析室；310、扩散室；311、配液板；312、加强板；313、夹板；314、膜网格；4、回收缓冲罐；401、输送泵；5、回收酸储罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例用于解决现有化学中和沉淀法处理时，废水中的游离酸得不到回收利用，中和过程中要消耗大量的碱，造成资源浪费的问题。
请参阅图1、图5、图6所示，本实施例为一种铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***，包括以下步骤：
步骤一：将配酸槽中电池废料提取的废酸集中在储液罐中暂存，采取沉淀、砂滤对废酸初步加工，除去废酸中固体杂质和悬浮物,初滤的废酸经过微滤***，微滤***包括精密过滤器1和微滤膜***过滤器2，去除废酸液中剩余杂质后进入扩散渗析装置3；
步骤二：废酸液进入扩散渗析装置3内，阴离子交换膜308两侧构成渗析室309和扩散室310，渗析室309和扩散室310分别通入废酸液及接受液时，废酸液侧游离酸及其盐的浓度远高于接受液一侧，接受液为纯水，由于浓度梯度的存在，废酸液中游离酸及其盐类有向扩散室310渗透的趋势，利用阴离子交换膜的透过性，筛滤部分离子；
步骤三：利用阴离子交换膜308的膜网格314本身带正电荷，在浓度差作用下，废酸侧阴离子被吸引透过阴离子交换膜308进入水的一侧，废酸液中带正电荷的离子，由于H+的水化半径比较小，电荷较少，而废酸液中金属盐的水化离子半径较大且高价，H+会优先通过阴离子交换膜308，得废酸液中被分离的酸。
通过采取沉淀、砂滤、微滤、扩散渗析、中和等过程，利用混凝沉淀、浓差扩散再生原理，使含酸废水中的硫酸得到有效的回收利用，硫酸回收率80％以上，铁离子去除率85％以上，且设置扩散渗析装置对废酸液进一步处理，提高回收酸酸液浓度大于170g/L，铁的含量小于6mg/L；残液酸浓度小于50g/L。
实施例二：
本实施例用于解决燃烧法处理时，投资和运行费用大的问题。
请参阅图1-4所示，本实施例的铅酸蓄电池的废酸处理工艺及扩散渗析处理***，包括精密过滤器1，精密过滤器1一侧固定安装有多组微滤膜***过滤器2，微滤膜***过滤器2顶部设有与精密过滤器1连通的分液管206，微滤膜***过滤器2底部侧边并排固定安装有净化箱207，精密过滤器1和微滤膜***过滤器2对废酸液进行多重过滤，微滤膜***过滤器2底部表面固定安装有排放口202，微滤膜***过滤器2的侧边并排安装有扩散渗析装置3，扩散渗析装置3包括液流板框307，液流板框307内腔中卡接安装有阴离子交换膜308，扩散渗析装置3的一侧底部固定安装有多组回收缓冲罐4，回收缓冲罐4的一侧顶部固定安装有回收酸储罐5。
精密过滤器1底部固定安装有底架101，精密过滤器1的顶端固定安装有进液管103，进液管103侧边设有与精密过滤器1中部连接的回液管102，精密过滤器1靠近微滤膜***过滤器2一侧外壁上固定安装有压力阀104，精密过滤器1过滤精度为530um，且滤速2.1m3/h。
微滤膜***过滤器2底部设有与净化箱207固定连接的组合框201，微滤膜***过滤器2顶端设有与净化箱207连通的排气阀204，净化箱207内腔中卡接安装有多组空气滤芯208，空气滤芯208为活性炭材质。
分液管206管体上设有与微滤膜***过滤器2主体连接的调节阀205,微滤膜***过滤器2的外壳为玻璃钢，且微滤膜***过滤器2的处理效率为>2m2/h，排放口202表面套接有排放管203。
扩散渗析装置3的两侧固定安装有控制支架301，液流板框307中部设有与控制支架301固定连接的加强板312，控制支架301一侧设有两组与排放管203套接的控制进口305，控制支架301另一侧架设安装有保护面板303，保护面板303的底部安装有两组测量出口304，保护面板303内部设有与测量出口304连接的流量计，液流板框307上下两端分别连通控制进口305和测量出口304，扩散渗析装置3底部设有残液回收管306，扩散渗析装置3顶部一侧设有与净化箱207连接的排气管路302。
液流板框307的内腔顶部固定安装有配液板311，配液板311中部卡接安装有阴离子交换膜308，阴离子交换膜308两侧套接有与液流板框307卡接夹板313，夹板313材质为UPVC，夹板313中部设有贴合阴离子交换膜308的膜网格314，膜网格314格网尺寸为80*160mm，格网厚度为0.8mm，阴离子交换膜308两侧与液流板框307之间构成渗析室309和扩散室310，阴离子交换膜308的膜尺寸为80*160mm。
回收缓冲罐4的进口与测量出口304连接，回收缓冲罐4容积5m3，回收缓冲罐4通过输送泵401与回收酸储罐5连接。
以浓差做推动力，使得渗析室309内废酸液透过阴离子交换膜308进入扩散室310中，实现废液中酸快速分离，装置可循环持续使用，避免燃烧法处理时产生的成本费用；净化箱207与微滤膜***过滤器2和扩散渗析装置3连通，便于将废酸液处理过程中产生的废气集中净化，降低废酸处理过程中产生的废气污染。
如图1-6所示，本发明的工作过程及原理如下：
通过进液管103将初滤的废酸液引入精密过滤器1中，经过精密过滤器1处理后，分液管206引导精密过滤器1内处理后的废酸液进入多组微滤膜***过滤器2中，微滤膜***过滤器2处理能力不小于2立方米/小时，微滤膜***过滤器2通过排放管203将处理后的废酸液引导进入扩散渗析装置3中，扩散渗析装置3每四台一组(型号：HKY-500)，每台每天处理废酸液量约6m3，每台扩散渗析装置3配备4支流量计，两进两出，分别控制进口305和测量出口304流量，其中测量出口304流量计安装在扩散渗析装置3保护面板303上，控制进口305流量计安装在控制支架301上，废酸液通过控制进口305引入液流板框307内，由一定数量的阴离子交换膜308组成不同数量的结构单元，其中每个单元由一张阴离子交换膜308隔开成渗析室309和扩散室310，渗析室309和扩散室310分对应图6中A与B；阴离子交换膜308的两侧分别通入废酸液及接受液时，废酸液侧游离酸及其盐的浓度远高于接受液一侧，由于浓度梯度的存在，废酸中游离酸及其盐类有向扩散室310渗透的趋势，根据阴离子交换膜308选择透过性，部分离子透过进入扩散室310，根据阴离子交换膜308夹具313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，废酸液侧的阴离子被吸引而顺利地透过阴离子交换膜308膜孔进入接受液一侧；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且高价，因此H+会优先通过阴离子交换膜308，得到废酸液中分离出来的酸；得到的酸通过测量出口304引导进入回收缓冲罐4中，并通过输送泵401抽取送至回收存储罐5中，而扩散渗析装置3处理废酸液产生的残液通过残液回收管引导流入残液处理池中；同时微滤膜***过滤器2和扩散渗析装置3处理产生的废气，集中输送至净化箱207中净化处理，降低废酸处理过程中产生的废气污染
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.铅酸蓄电池的废酸处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将配酸槽中电池废料提取的废酸集中在储液罐中暂存，采取沉淀、砂滤对废酸初步加工，除去废酸中固体杂质和悬浮物,初滤的废酸经过微滤***，去除废酸液中剩余杂质后进入扩散渗析装置(3)；
步骤二：废酸液进入扩散渗析装置(3)内，阴离子交换膜(308)两侧构成渗析室(309)和扩散室(310)，渗析室(309)和扩散室(310)分别通入废酸液及接受液时，利用阴离子交换膜的透过性，筛滤部分离子；
步骤三：利用阴离子交换膜(308)的膜网格(314)本身带正电荷，在浓度差作用下，废酸侧阴离子被吸引透过阴离子交换膜(308)进入水的一侧，废酸液中带正电荷的离子，由于H+的水化半径比较小，电荷较少，而废酸液中金属盐的水化离子半径较大且高价，H+会优先通过阴离子交换膜(308)，得废酸液中被分离的酸。
2.铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，包括精密过滤器(1)，其特征在于，所述精密过滤器(1)一侧固定安装有多组微滤膜***过滤器(2)，所述微滤膜***过滤器(2)顶部设有与精密过滤器(1)连通的分液管(206)，所述微滤膜***过滤器(2)底部侧边并排固定安装有净化箱(207)，所述微滤膜***过滤器(2)底部表面固定安装有排放口(202)，所述微滤膜***过滤器(2)的侧边并排安装有扩散渗析装置(3)，所述扩散渗析装置(3)包括液流板框(307)，所述液流板框(307)内腔中卡接安装有阴离子交换膜(308)，所述扩散渗析装置(3)的一侧底部固定安装有多组回收缓冲罐(4)，所述回收缓冲罐(4)的一侧顶部固定安装有回收酸储罐(5)。
3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述精密过滤器(1)底部固定安装有底架(101)，所述精密过滤器(1)的顶端固定安装有进液管(103)，所述进液管(103)侧边设有与精密过滤器(1)中部连接的回液管(102)，所述精密过滤器(1)靠近微滤膜***过滤器(2)一侧外壁上固定安装有压力阀(104)，所述精密过滤器(1)过滤精度为530um，且滤速2.1m3/h。
4.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述微滤膜***过滤器(2)底部设有与净化箱(207)固定连接的组合框(201)，所述微滤膜***过滤器(2)顶端设有与净化箱(207)连通的排气阀(204)，所述净化箱(207)内腔中卡接安装有多组空气滤芯(208)，所述空气滤芯(208)为活性炭材质。
5.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述分液管(206)管体上设有与微滤膜***过滤器(2)主体连接的调节阀(205),所述微滤膜***过滤器(2)的外壳为玻璃钢，且微滤膜***过滤器(2)的处理效率为>2m2/h，所述排放口(202)表面套接有排放管(203)。
6.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述扩散渗析装置(3)的两侧固定安装有控制支架(301)，所述液流板框(307)中部设有与控制支架(301)固定连接的加强板(312)，所述控制支架(301)一侧设有两组与排放管(203)套接的控制进口(305)，所述控制支架(301)另一侧架设安装有保护面板(303)，所述保护面板(303)的底部安装有两组测量出口(304)，所述保护面板(303)内部设有与测量出口(304)连接的流量计，所述液流板框(307)上下两端分别连通控制进口(305)和测量出口(304)，所述扩散渗析装置(3)底部设有残液回收管(306)，所述扩散渗析装置(3)顶部一侧设有与净化箱(207)连接的排气管路(302)。
7.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述液流板框(307)的内腔顶部固定安装有配液板(311)，所述配液板(311)中部卡接安装有阴离子交换膜(308)，所述阴离子交换膜(308)两侧套接有与液流板框(307)卡接夹板(313)，所述夹板(313)中部设有贴合阴离子交换膜(308)的膜网格(314)，所述阴离子交换膜(308)两侧与液流板框(307)之间构成渗析室(309)和扩散室(310)。
8.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的废酸扩散渗析处理***，其特征在于，所述回收缓冲罐(4)的进口与测量出口(304)连接，所述回收缓冲罐(4)通过输送泵(401)与回收酸储罐(5)连接。
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