混合酸的資源化分離方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HF和H2SO4混合酸的分離方法，其先通過pH調(diào)節(jié)池用堿液調(diào)節(jié)pH至5~7后，進(jìn)入納濾膜組件截留分離得到含F(xiàn)-鹽溶液和含SO42-鹽溶液，再分別進(jìn)入雙極膜組件分別回收HF和H2SO4的同時(shí)回收堿液，堿液用于返回pH調(diào)節(jié)池作為調(diào)節(jié)藥劑，兩套雙極膜組件的殘液出水分別進(jìn)入濃縮裝置進(jìn)一步濃縮后返回前端的雙極膜組件作為鹽室進(jìn)水，淡水排放或回收；本發(fā)明主要解決傳統(tǒng)HF和H2SO4分離方法的能量消耗大、設(shè)備材質(zhì)要求高和HF回收率低和操作不安全等缺點(diǎn)，該工藝具有消耗低、HF回收率高和操作簡(jiǎn)單、安全等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種HF和H2SO4混合酸的資源化分離方法及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種HF和H2SO4混合酸的分離方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生HF和H2SO4的混合廢酸，由于HF和H2SO4往往不能混合使用，因此為了避免資源的浪費(fèi)，需要設(shè)法將HF和H2SO4進(jìn)行分離。傳統(tǒng)分離HF和H2SO4的方法主要為蒸餾法。
[0003]蒸餾法主要是指借助HF和H2SO4的沸點(diǎn)的不同，將HF和H2SO4分離開來。HF是一種易揮發(fā)性酸，其沸點(diǎn)為112.2°C，與之相比，H2SO4的沸點(diǎn)則要高得多，為338°C，當(dāng)對(duì)HF和H2SO4的混合廢酸加熱時(shí)，HF由于沸點(diǎn)較低先揮發(fā)，將其冷冷凝或吸收后即為純HF溶液，從而實(shí)現(xiàn)將HF和H2SO4分開。這種方法的工藝流程簡(jiǎn)單，但能耗非常高，另外由于HF蒸汽的溫度較高，不易冷凝，HF的回收率較低且存在安全隱患。
[0004]傳統(tǒng)蒸餾法具有能耗大、HF回收率低和安全隱患大等缺點(diǎn)，為了更環(huán)保、更節(jié)能地分離HF和H2SO4,探索更有效的HF和H2SO4混合廢酸的分離方法刻不容緩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決傳統(tǒng)HF和H2SO4混合廢酸分離方法的能量消耗大、資源化回收率低和操作不安全等問題，本發(fā)明提出一種低消耗、安全系數(shù)高和資源化回收率高的冊(cè)和&50^混合廢酸分離方法。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種HF和H2SO4混合酸的分離方法，其包括如下步驟:
(1)HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池，用堿液調(diào)節(jié)pH至5?7 ；
步驟(I)是預(yù)處理混合廢酸的重要過程，其目的是將酸轉(zhuǎn)化為鹽，以利于后續(xù)操作。調(diào)節(jié)PH的堿液可以為Ca (OH) 2或NaOH ；
(2)從步驟(I)出來的溶液進(jìn)入納濾膜組件截留分離，得到含F(xiàn)—鹽溶液和含SO/—鹽溶液；
步驟(2)是分離F_和S042_的主要過程；
(3)從步驟(2)出來的含F(xiàn)_鹽溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得到HF溶液和堿液1，含S042_鹽溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得到H2SO4溶液和堿液2 ；
步驟(3)是回收HF、H2SO4和堿液的主要過程；
(4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的殘液進(jìn)入電滲析I或反滲透I濃縮，濃水返回第一套雙極膜組件作為鹽室進(jìn)水，淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的殘液進(jìn)入電滲析2或反滲透2濃縮，濃水返回第二套雙極膜組件作為鹽室進(jìn)水，淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；
步驟(4)是實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放或回用的主要過程；
(5)從步驟(3)出來的堿液I和堿液2返回步驟(I)。
[0007]步驟(5)是降低消耗，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的重要過程。從雙極膜組件出來的淡水可根據(jù)其濃度高低來選擇是進(jìn)入電滲析或反滲透，若其濃度較高，則進(jìn)入電滲析，反之若其濃度較低，則進(jìn)入反滲透。
[0008]步驟(I)中優(yōu)選用堿液調(diào)節(jié)PH至7。
[0009]一種實(shí)現(xiàn)所述分離方法的系統(tǒng)，它包括:PH調(diào)節(jié)池、納濾膜組件、兩套雙極膜組件、兩套濃縮裝置，所述PH調(diào)節(jié)池出水口與納濾膜組件進(jìn)水口相連，納濾膜組件的第一出水口與第一套雙極膜組件鹽室進(jìn)水口相連，第二出水口與第二套雙極膜組件鹽室進(jìn)水口相連，第一、第二套雙極膜組件的殘液出口分別與一濃縮裝置相連。
[0010]所述濃縮裝置包括電滲析和反滲透；
優(yōu)選地，所述濃縮裝置設(shè)置為電滲析或反滲透中的一種或兩種。
[0011]所述第一、第二套雙極膜組件的堿室出水均返回PH調(diào)節(jié)池作為調(diào)節(jié)藥劑，酸室出水分別回收HF溶液和H2SO4溶液。
[0012]所述濃縮裝置的濃水出口均返回與其前端雙極膜組件的鹽室進(jìn)水口相連，濃水作為鹽室進(jìn)水，淡水排放或回收利用。
[0013]所述HF和H2SO4混合酸中HF含量為0.5%?50%，H2SO4含量為0.5%?98%。
[0014]上述步驟的工藝流程見附圖1。
[0015]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明的方法，步驟(I)中所述的HF和H2SO4混合酸中的HF的含量為0.5%?50%，例如為1%?10%、5%?20%、10%?30%、20%?45%等，H2SO4的含量為 0.5% ?98%，例如為 1% ?10%、5% ?20%、10% ?30%、20% ?45%、40% ?65%、50% ?80%、等。本發(fā)明處理的HF和H2SO4混合酸沒有嚴(yán)格的要求，HF和H2SO4的含量可以在一個(gè)較大的范圍內(nèi)，因此本發(fā)明的適用范圍很廣。
[0016]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明的方法，步驟(I)中用于調(diào)節(jié)pH的堿液可以為Ca(OH)2或NaOH，但考慮到后續(xù)膜組件的結(jié)垢問題，優(yōu)先使用NaOH。混合酸的pH調(diào)節(jié)至5?7，例如為:5,5.5、6、6.3,6.5 等。
[0017]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明的方法，步驟(4)中從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的殘液若鹽濃度較高，則優(yōu)先進(jìn)入電滲析工藝濃縮，反之則進(jìn)入反滲透工藝濃縮；從步驟
(3)第二套雙極膜組件出來的殘液若鹽濃度較高，則優(yōu)先進(jìn)入電滲析工藝濃縮，反之則進(jìn)入反滲透工藝濃縮。
[0018]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明的方法，包括如下步驟:
(1)HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池I，用NaOH調(diào)節(jié)pH=5?7 ；
(2)從步驟(I)出來的溶液進(jìn)入納濾膜組件，得NaF溶液和Na2SO4溶液；
(3)從步驟(2)出來的NaF溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得HF和NaOH溶液1，Na2SO4溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得H2SO4和NaOH溶液2 ；
(4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的殘液若鹽濃度較高，則進(jìn)入電滲析工藝濃縮，反之則進(jìn)入反滲透工藝濃縮；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的殘液若鹽濃度較高，則進(jìn)入電滲析工藝濃縮，反之則進(jìn)入反滲透工藝濃縮，可以根據(jù)需要設(shè)置電滲析或反滲透中的一種或者兩種或多組同時(shí)使用。
[0019](5)從步驟(3)出來的NaOH溶液I和NaOH溶液2返回步驟(I)。
[0020]和傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果: 1、本發(fā)明的出水水質(zhì)F-和SO42-的含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，可排放或回用；
2、本發(fā)明的消耗少，除了初次運(yùn)行消耗少量的堿液外，后續(xù)不僅不再消耗額外的堿，而且還可以回收濃度為0.5%?10%的堿液，堿液的再生利用率達(dá)到90%以上；
3、本發(fā)明的HF和H2SO4的回收率均達(dá)到95%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的分離方法的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)施實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
[0023]實(shí)施例1
某工廠的HF和H2SO4混合廢酸，HF的含量為12%，H2SO4的含量為26%。
[0024](I) 100L的HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池I，用2%Na0H調(diào)節(jié)pH=7，得鹽濃度為2.67%的溶液；
(2)從步驟(I)出來的鹽濃度為2.67%的溶液進(jìn)入納濾膜組件，產(chǎn)水率為50%，S042_截留率超過98.5%，得2.l%NaF溶液和4%Na2S04溶液；
(3)從步驟(2)出來的2.l%NaF溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得1.5%?3%HF和1%?2%NaOH，4%Na2S04溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得1%?5%H2S04和1%?4%NaOH溶液；
(4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的0.2%?1%殘液進(jìn)入反滲透工藝濃縮，得到的0.5%?2.5%濃水返回第一套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的0.4%?2%殘液進(jìn)入電滲析工藝濃縮，得到的1%?4%濃水返回第二套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用。
[0025](5 )從步驟(3 )出來的NaOH溶液返回步驟(I)。
[0026]實(shí)施例2
某工廠的HF和H2SO4混合廢酸，HF的含量為30%，H2SO4的含量為25%。
[0027](I) 100L的HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池I，用5%Na0H調(diào)節(jié)pH=7，得鹽濃度為5.8%的溶液；
(2)從步驟(I)出來的鹽濃度為5.8%的溶液進(jìn)入納濾膜組件，產(chǎn)水率為60%，S042_截留率超過98.5%,得6.2%NaF溶液和5.3%Na2S04溶液；
(3)從步驟(2)出來的6.2%NaF溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得2%?6%HF和1%?6%Na0H，5.3%Na2S04溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得2%?5%H2S04和1%?5%Na0H溶液；
(4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的0.5%?2.5%殘液進(jìn)入電滲析工藝濃縮，得到的1%?5%濃水返回第一套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的0.5%?3%殘液進(jìn)入電滲析工藝濃縮，得到的2%?6%濃水返回第二套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用。
[0028](5 )從步驟(3 )出來的NaOH溶液返回步驟(I)。
[0029]實(shí)施例3
某工廠的HF和H2SO4混合廢酸，HF的含量為15%，H2SO4的含量為52%。
[0030](I) 100L的HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池I，用8%Na0H調(diào)節(jié)pH=7，得鹽濃度為10.6%的溶液；
(2)從步驟(I)出來的鹽濃度為10.6%的溶液進(jìn)入納濾膜組件，產(chǎn)水率為60%，S042_截留率超過98.5%,得5.2%NaF溶液和18.8%Na2S04溶液；
(3)從步驟(2)出來的5.2%NaF溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得2%?5%HF和1%?5%Na0H，18.8%Na2S04溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得7%?18%H2S04和5% ?15%Na0H 溶液；
(4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的0.5%?2.5%殘液進(jìn)入電滲析工藝濃縮，得到的1%?5%濃水返回第一套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的2%?8%殘液進(jìn)入電滲析工藝濃縮，得到的5%?15%濃水返回第二套雙極膜組件，0.0001%淡水達(dá)標(biāo)排放或回用。
[0031](5)從步驟(3)出來的NaOH溶液返回步驟(I)。
[0032] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種HF和H2SO4混合酸的分離方法，其包括如下步驟: (1)HF和H2SO4混合酸首先進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池，用堿液調(diào)節(jié)pH至5?7 ； (2)從步驟(I)出來的溶液進(jìn)入納濾膜組件截留分離，得到含F(xiàn)—鹽溶液和含SO/—鹽溶液； (3)從步驟(2)出來的含F(xiàn)_鹽溶液進(jìn)入第一套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得到HF溶液和堿液1，含S042_鹽溶液進(jìn)入第二套雙極膜組件進(jìn)行酸堿再生得到H2SO4溶液和堿液2 ； (4)從步驟(3)第一套雙極膜組件出來的殘液進(jìn)入電滲析I或反滲透I濃縮，濃水返回第一套雙極膜組件作為鹽室進(jìn)水，淡水達(dá)標(biāo)排放或回用；從步驟(3)第二套雙極膜組件出來的殘液進(jìn)入電滲析2或反滲透2濃縮，濃水返回第二套雙極膜組件作為鹽室進(jìn)水，淡水達(dá)標(biāo)排放或回用； (5)從步驟(3)出來的堿液I和堿液2返回步驟(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的分離方法，其特征在于，步驟(I)中優(yōu)選用堿液調(diào)節(jié)PH至7。
3.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)I所述分離方法的系統(tǒng)，其特征在于，它包括:pH調(diào)節(jié)池、納濾膜組件、兩套雙極膜組件、兩套濃縮裝置，所述PH調(diào)節(jié)池出水口與納濾膜組件進(jìn)水口相連，納濾膜組件的第一出水口與第一套雙極膜組件鹽室進(jìn)水口相連，第二出水口與第二套雙極膜組件鹽室進(jìn)水口相連，第一、第二套雙極膜組件的殘液出口分別與一濃縮裝置相連。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濃縮裝置包括電滲析和反滲透； 優(yōu)選地，所述濃縮裝置設(shè)置為電滲析或反滲透中的一種或兩種。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二套雙極膜組件的堿室出水均返回PH調(diào)節(jié)池作為調(diào)節(jié)藥劑，酸室出水分別回收HF溶液和H2SO4溶液。
6.如權(quán)利要求3-5中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濃縮裝置的濃水出口均返回與其前端雙極膜組件的鹽室進(jìn)水口相連，濃水作為鹽室進(jìn)水，淡水排放或回收利用。
7.—種如權(quán)利要求1所述分離方法，其特征在于，所述HF和H2SO4混合酸中HF含量為0.5%?50%，H2SO4 含量為 0.5%?98%。
【文檔編號(hào)】C01B7/19GK104326442SQ201410638269
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】劉晨明, 李志強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京賽科康侖環(huán)?？萍加邢薰?br>