本發(fā)明涉及廢磷酸處理方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法。

背景技術(shù)：

在電極箔（鋁箔）生產(chǎn)過程中，會有一道工序叫磷酸電化學(xué)腐蝕以下簡稱“dp1工藝”，主要工藝原理是把電容級磷酸稀釋成8%的稀磷酸，作為腐蝕液，鋁箔作為陽極在通直流電的情況下被均勻電化學(xué)腐蝕，其中陽極的單質(zhì)鋁會變成進入液體體系，在ph=1.2的情況下以化學(xué)式磷酸二氫鋁存在，當(dāng)鋁離子含量達到一定程度，其中的酸度無法滿足鋁箔的電化學(xué)腐蝕液體環(huán)境，就會當(dāng)著廢液排出dp1工藝體系，變成廢酸（一種含4%磷酸、4%磷酸二氫鋁的混合廢液），傳統(tǒng)的處理辦法是用石灰去中和，調(diào)到ph值為7的時候，會生成磷酸鈣和氫氧化鋁絮狀物，

通過固液分離，外排中性污水，固體渣送到具有填埋資質(zhì)的企業(yè)進行填埋處理。此辦法有以下幾個不能解決的缺陷。

①當(dāng)用石灰中和的廢液ph=7的時候，生成了部分磷酸二氫鈣，無法形成渣沉下來，因此外排水ph值合格，但國家排放標準的總磷要求不達標。

②資源浪費，鋁箔生產(chǎn)工藝中是用8%的電容級磷酸對鋁箔進行電化學(xué)腐蝕，腐蝕下來的鋁變成了溶解性的磷酸二氫鋁，其廢液中的4%磷酸和4%的磷酸二氫鋁純度都較高，都具有較高的化學(xué)原料價值，用石灰進行中和處理，不能進行4%的磷酸、4%鋁離子回收，社會資源浪費較大，且中和后的渣填埋環(huán)境后續(xù)污染隱患大。

③處理成本高，用石灰進行處理，處理每噸廢磷酸液需要70公斤的石灰，并產(chǎn)生300公斤含水30%的渣。石灰按照400元/噸，外排渣按照200元/噸，人工及設(shè)備成本按照5元/噸計算，處理一噸廢磷酸液需要處理費用在55元/噸左右。以某電極箔上市公司5000噸/月排放量為例，磷酸廢液處理費用都高達330萬元/年。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟一：、dp1工藝廢磷酸，其包含4%磷酸和4%磷酸二氫鋁，經(jīng)過納濾膜分離部分游離磷酸，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟二：多級洗滌，通過反滲透膜與納濾膜的組合膜過濾，采取逆流洗滌的方式，進一步洗滌剩余2m3的磷酸與磷酸二氫鋁的混合液，最終得到2m3含2%磷酸、20%磷酸二氫鋁的混合液，使游離磷酸得到最大限度的回收，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟三：電容級磷酸液的濃縮，通過反滲透膜對磷酸液進行濃縮，最終得到5m3的7.4%的中間產(chǎn)品液及3m3的0.5%的稀磷酸液。這樣不僅提高了磷酸的濃度，減少了返回使用的液體量，而且還能得到0.5%左右的多級洗滌的稀磷酸液和用于二級電解的陽極液初始液，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟四：剩余含20%磷酸二氫鋁溶液再通過陰離子膜電解槽進行電解，在陽極室發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，磷酸二氫根被再生成磷酸，陰極室發(fā)生還原反應(yīng)鋁離子結(jié)合氫氧根變成氫氧化鋁沉淀。

步驟五：最終陽極產(chǎn)生的8%磷酸溶液返回電極箔dp1生產(chǎn)系統(tǒng)進行使用，陰極產(chǎn)生的氫氧化鋁通過過濾、烘干成為高純氫氧化鋁產(chǎn)品。

本發(fā)明優(yōu)選的，根據(jù)步驟四，所述磷酸根、鋁離子電化學(xué)活性均小于氫離子、氫氧根離子，在陰陽極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)主要是析氫、析氧反應(yīng)，氫離子陰極還原過程服從tafel公式如下：

氧離子陽極氧化過程也服從tafel公式公式如下：

離子膜的作用讓陰極的磷酸二氫根通過陰離子膜到達陽極室同時阻止鋁離子向陽極室擴散、阻止陽極室的氫離子向陰極室定向移動，其化學(xué)走向式如圖3所示。

本發(fā)明優(yōu)選的，根據(jù)步驟四，在陰離子膜電解條件下，通過控制陰極室的ph值，可以保證氫氧根離子不會透過陰離子膜，而被鋁離子結(jié)合生成沉淀。同時通過控制流量保證氫氧化鋁不堵塞離子膜。

本發(fā)明優(yōu)選的，根據(jù)步驟四，使用鈦基二氧化鉛作為陽極，鈦基鍍銥作為陰極進行電解，磷酸環(huán)境下電解單槽電壓在4-5v之間，電流密度在400a/m3左右，電壓越高、電流越大，設(shè)備效率越高、電流效率越低。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法，依托21世紀突飛猛進的離子膜技術(shù)，通過納濾膜加陰離子膜實現(xiàn)了先通過納濾膜回收4%的游離酸，然后利用陰離子膜把磷酸二氫鋁再生成游離酸，同時生成氫氧化鋁產(chǎn)品，實現(xiàn)了超純水、磷酸、氫氧化鋁的電容級產(chǎn)品回收，從根本上實現(xiàn)“0排放”。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法的膜過濾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法的電解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述離子膜的作用讓陰極的磷酸二氫根通過陰離子膜到達陽極室同時阻止鋁離子向陽極室擴散、阻止陽極室的氫離子向陰極室定向移動，其化學(xué)走向式。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

如圖1、圖2和圖3所示：本發(fā)明包括以下步驟：

步驟一：、dp1工藝廢磷酸，其包含4%磷酸和4%磷酸二氫鋁，經(jīng)過納濾膜分離部分游離磷酸，以10m3dp1廢磷酸液為例，能產(chǎn)出8m3含3.8%電容級磷酸液，鋁含量＜100ppm（萬分之一），剩余2m3含4.8%磷酸、20%磷酸二氫鋁的混合液其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟二：多級洗滌，通過反滲透膜與納濾膜的組合膜過濾，采取逆流洗滌的方式，進一步洗滌剩余2m3的磷酸與磷酸二氫鋁的混合液，最終得到2m3含2%磷酸、20%磷酸二氫鋁的混合液，使游離磷酸得到最大限度的回收，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟三：電容級磷酸液的濃縮，通過反滲透膜對磷酸液進行濃縮，最終得到5m3的7.4%的中間產(chǎn)品液及3m3的0.5%的稀磷酸液。這樣不僅提高了磷酸的濃度，減少了返回使用的液體量，而且還能得到0.5%左右的多級洗滌的稀磷酸液和用于二級電解的陽極液初始液，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

；

步驟四：剩余含20%磷酸二氫鋁溶液再通過陰離子膜電解槽進行電解，在陽極室發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，磷酸二氫根被再生成磷酸，陰極室發(fā)生還原反應(yīng)鋁離子結(jié)合氫氧根變成氫氧化鋁沉淀；

所述磷酸根、鋁離子電化學(xué)活性均小于氫離子、氫氧根離子，在陰陽極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)主要是析氫、析氧反應(yīng)，氫離子陰極還原過程服從tafel公式如下：

氧離子陽極氧化過程也服從tafel公式公式如下：

離子膜的作用讓陰極的磷酸二氫根通過陰離子膜到達陽極室同時阻止鋁離子向陽極室擴散、阻止陽極室的氫離子向陰極室定向移動，其化學(xué)走向式如圖3所示。

在陰離子膜電解條件下，通過控制陰極室的ph值，可以保證氫氧根離子不會透過陰離子膜，而被鋁離子結(jié)合生成沉淀。同時通過控制流量保證氫氧化鋁不堵塞離子膜。

使用鈦基二氧化鉛作為陽極，鈦基鍍銥作為陰極進行電解，磷酸環(huán)境下電解單槽電壓在4-5v之間，電流密度在400a/m3左右，電壓越高、電流越大，設(shè)備效率越高、電流效率越低。

步驟五：最終陽極產(chǎn)生的8%磷酸溶液返回電極箔dp1生產(chǎn)系統(tǒng)進行使用，陰極產(chǎn)生的氫氧化鋁通過過濾、烘干成為高純氫氧化鋁產(chǎn)品。

綜上所述，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)電極箔的廢磷酸處理方法，依托21世紀突飛猛進的離子膜技術(shù)，通過納濾膜加陰離子膜實現(xiàn)了先通過納濾膜回收4%的游離酸，然后利用陰離子膜把磷酸二氫鋁再生成游離酸，同時生成氫氧化鋁產(chǎn)品，實現(xiàn)了超純水、磷酸、氫氧化鋁的電容級產(chǎn)品回收，從根本上實現(xiàn)“0排放”。

本發(fā)明以“變廢為寶”、“0排放”為出發(fā)點，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)磷酸全回收，不僅降低了處理成本，還能在廢磷酸中實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙豐收。

①社會效益好，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗，摘掉鋁箔行業(yè)高耗能、高污染帽子，實現(xiàn)資源合理化利用提供強有力技術(shù)支撐。本工藝不僅實現(xiàn)了磷酸全回收，而且還能生產(chǎn)出高純度的氫氧化鋁副產(chǎn)品，回收磷酸的同時水也作為載體回用，大大節(jié)約了原生產(chǎn)工藝的磷酸配料系統(tǒng)的超純水用量。由于不使用石灰進行中和，因此無外排渣產(chǎn)生，不產(chǎn)生二次污染。

②經(jīng)濟效益可觀，本工藝通過對磷酸實現(xiàn)全回收，電容級磷酸按照8000元/噸計算，可為某電極箔上市公司節(jié)約磷酸原料費用3840萬元/年，節(jié)約超純水6萬噸，折合經(jīng)濟效益為300萬元/年，同時生產(chǎn)出的高純氫氧化鋁1200噸/年，折合經(jīng)濟效益720萬/年。綜合以上各項，通過本工藝的生產(chǎn)，可帶給企業(yè)5000萬的直接效益，減去本工藝的生產(chǎn)成本1500萬，可實現(xiàn)“變廢為寶”純利潤3500萬元。

③本工藝在生產(chǎn)過程中不添加任何化工原料，因此不引入新的污染，生產(chǎn)過程清潔衛(wèi)生、綠色環(huán)保、符合電極箔生產(chǎn)工藝的電容級產(chǎn)品潔凈要求。

本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和精神，可以有多種變形方案實現(xiàn)本發(fā)明，以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。