[发明专利]一种用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置

说明书

本发明公开了一种用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置，由阴极室、阳极室及设置在两个极室之间的一组或多组分质浓缩隔室单元构成；分质浓缩隔室单元由脱盐室、浓缩室a和浓缩室b构成；阴极室、阳极室和分质浓缩隔室单元之间通过阳离子交换膜间隔，同一组分质浓缩隔室单元的脱盐室和浓缩室a之间通过阴离子交换膜间隔，浓缩室a和浓缩室b之间通过纳滤膜间隔，不同组的分质浓缩隔室单元之间通过阳离子交换膜间隔。本发明首次将装有纳滤膜的电渗析装置用于煤化工浓盐水的分质浓缩，实现了盐类的分类回收，减少了需作为危废处理的固废量，达到了煤化工浓盐水循环利用与“零排放”的目标。

技术领域

本发明涉及一种用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置，属于工业浓盐水“零排放”和再利用领域。

背景技术

煤化工行业浓盐水经预处理与反渗透浓缩后会产生大量的浓盐水，其主要成分为氯化钠、硫酸钠和其他微量杂盐。若将其直接排放，会破坏周边水体生态平衡，引起土地盐碱化；若选择蒸发结晶处理，则成本高昂，蒸发器易结垢，且所得结晶盐为杂盐，只能当危废处理；通过排入蒸发塘处理，能耗虽然很低但蒸发速度慢、占地面积大，处理过程中可能产生二次污染，给蒸发塘周边环境带来风险隐患。在煤化工行业“零排放”要求越来越高的情况下，浓盐水的处理标准也越来越严格，现有的常规手段很难保证浓盐水处理后达到回用及“零排放”要求。

传统电渗析技术可以对煤化工浓盐水进行脱盐处理，达到浓缩减量和淡化回用的目的，但很难实现盐组分的选择性分离。为此，很多学者对电渗析所用的离子交换膜进行改性，使膜具有单价离子选择性，进而实现一价离子和二价离子的分离。目前，已商业化的单价离子交换膜成本高昂，难以长期稳定运行，同时存在离子通量与选择透过性不可兼顾的突出问题。此外，单价离子交换膜的种类有限，目前仅有日本某公司生产的单价阳离子交换膜，但商业化的单价阴离子交换膜尚未见报道。

纳滤膜的孔径范围在5纳米以内，对二价离子有较高的截留率，基于这一特性，纳滤膜可实现氯化钠和硫酸钠的分离。但是纳滤过程能耗较高，且无法对溶液进行浓缩。

因此结合纳滤膜对氯化钠和硫酸钠的分离特性，和电渗析对氯化钠和硫酸钠的浓缩特性，本发明首次将纳滤膜置于电渗析膜堆中，提出一种新的用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置。该装置可同时实现浓盐水的浓缩与盐类的分离，经过后续处理可得到高纯度的氯化钠和硫酸钠。

中国专利201410526655.2、201510751294.6和201410580324.7均涉及使用传统电渗析装置处理高盐分工业废水的方法，实现了高盐废水的浓缩，但是上述专利并未将不同种类的盐分离，盐类无法得到回收利用。中国专利201510030196.3涉及一种电场驱动的电纳滤装置，可以有效的将一价盐和二价盐分离，但是不具备浓缩功能。

发明内容

针对目前煤化工浓盐水“零排放”过程中能耗高、盐类难以回收和环境风险大的技术难题，本发明首次将纳滤膜置于电渗析膜堆中，提出一种新的用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置。该装置可同时实现浓盐水的浓缩与盐类的分离，经过后续处理可得到高纯度的氯化钠和硫酸钠，从而实现煤化工浓盐水的“零排放”、水资源和盐类资源的回收利用目标。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是:

一种用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置，由阴极室、阳极室及设置在两个极室之间的一组或多组分质浓缩隔室单元构成；

所述分质浓缩隔室单元由脱盐室、浓缩室a和浓缩室b构成；

所述阴极室内固定有阴极，阳极室内固定有阳极；

阴极室、阳极室和分质浓缩隔室单元之间通过阳离子交换膜间隔；

同一组分质浓缩隔室单元的脱盐室和浓缩室a之间通过阴离子交换膜间隔，浓缩室a和浓缩室b之间通过纳滤膜间隔；

不同组的分质浓缩隔室单元之间通过阳离子交换膜间隔。