[发明专利]含金属离子酸性废液的扩散与电渗析集成处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及对含金属离子酸性废液进行扩散渗析与电渗析集成处理的装置及方法。

背景技术

据中国《污染防治技术》杂志(2008，21：59-61)介绍，在钛材、钢铁、电镀、湿法炼铜、稀土等工业中，通常采用盐酸、硫酸、硝酸和氢氟酸等无机酸来清洗金属表面或溶解矿石，因此会有大量含金属离子的酸性废液产生。对于这些酸性废液如果不进行适当处理而直接排放，不仅会对环境造成污染，同时也浪费了自然资源。目前虽然已有一些用于处理这类废液的方法，其中包括：投药中和、酸碱废水相互中和、过滤中和等，但这些方法还不能够充分有效地回收可利用的物质，且存在成本太高、容易产生二次污染等问题。扩散渗析是一种以浓度梯度作为推动力的自发膜分离过程，由于其具有效率高、安装和操作费用低、操作简单、能耗低等优势，已成功应用于钛白粉加工、钢铁生产、有色金属冶炼等行业中，用来处理含金属离子酸性废液并回收无机酸。但扩散渗析也存在着一些不足。首先，由于扩散渗析在工业应用时主要采取的是连续操作，酸性废液和淡水连续不断地进入扩散渗析装置进行传质交换，因此需要大量的淡水作为接受液来接受来自酸性废液侧的无机酸。然而据美国《科学》杂志(Science，302：1524-1528)介绍，近年来全世界都面临着水危机，大约有50亿人生活在用水紧张或水缺乏的地区，水资源已变得越来越紧张，由此会进一步限制扩散渗析的广泛应用。另外，由于经过扩散渗析处理后的回收酸液浓度较低，通常达不到直接使用的标准，需要混合部分新鲜酸液才能重新投入使用，因此在整个扩散渗析的体系中须引入额外的酸液。

《第三届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集》(2009，51-55)中介绍了一种由支撑板、密封垫、离子交换膜、密封垫、流道隔网、密封垫、离子交换膜、密封垫和支撑板依次叠压后用夹紧装置固定而成的板框式扩散渗析装置，但该装置庞大笨重、不易运输，且装置内部装填密度低、流通通道窄，容易造成堵塞和传质不充分；在工业应用时，板框式扩散渗析装置通常需要酸性废液罐、淡水罐、渗余液罐和渗析液罐四个罐体盛放溶液，酸性废液罐中的酸性废液和淡水罐中的淡水连续不断地进入板框式扩散渗析装置进行传质交换，因此需要大量的淡水作为接受液，且渗析液罐中的回收酸液浓度较低。至今尚未见到有将板框式扩散渗析装置同电渗析装置集成或者耦合起来使用的相关报导。

中国专利申请号201010144042.4提出的一种螺旋卷式扩散渗析装置，是在两根并排的中心管间夹入一张离子交换膜和膜两侧的流道隔网，相互紧贴着围绕中心管按同一方向一起卷，并在轴向边缘粘合密封成圆筒体；离子交换膜末端处在圆筒体外缘上形成两个径向对称的切线方向流道开口，分别粘接密封固定一侧流管，再以塑料薄膜将包括侧流管在内的整个圆筒体绕紧密封固定，形成膜芯，将膜芯装入圆筒形外壳内，两端头用粘合剂浇铸固定，构成带两对进出口接管的螺旋卷式扩散渗析装置。这种由中心管、离子交换膜、流道隔网、侧流管卷制而成的螺旋卷式扩散渗析装置与板框式扩散渗析装置相比，具有体积小、重量轻、便于运输和组装、节约空间、径向为螺旋式流动、促进湍流、便于强化传质和减轻浓差极化等优点。但该螺旋卷式扩散渗析装置与板框式扩散渗析装置一样需要酸性废液罐、淡水罐、渗余液罐和渗析液罐四个罐体来盛放溶液，酸性废液罐中的废液和淡水罐中的淡水连续不断地进入螺旋卷式扩散渗析装置进行传质交换，因此同样需要大量的淡水作为接受液，并且回收得到的酸液浓度也很低。至今也未见到将螺旋卷式扩散渗析装置与电渗析装置集成或者耦合起来使用的相关报导。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于对含金属离子酸性废液进行扩散渗析和电渗析集成处理的装置和方法，以克服现有技术的上述缺陷。

本发明的用于对含金属离子酸性废液进行扩散渗析和电渗析集成处理的装置，由扩散渗析装置与电渗析装置按如下方式组合而成：