本发明涉及一种高浓度含盐氨氮废水处理及氟硅资源化方法，特别适合ac发泡剂废水的处理和资源化利用。
背景技术
氟化钠是一种重要的化工和医药原料，是氟化合物氟离子的主要来源。白炭黑是一种新型无机材料，在橡胶工业可作为补强材料，在制鞋业、绿色轮胎行业用途广泛。工业上常采用氟硅酸、氟硅酸钠与纯碱复分解反应生产氟化钠联产白炭黑。现有技术反应产物容易在反应器壁结疤，导致热阻增大，传热效率降低，极大地增加能耗，因此不能连续生产，需定期停机人为进行清理，非常不方便。一般每个星期需停机清理1次。同时母液需定期进行更新，一般每周需更新一次。母液更新一般采用排出部分母液，补充部分水对母液进行稀释。如不及时更新，产品质量会大幅下降。氟化钠与白炭黑的分离是影响产品纯度的关键技术，氟化钠与二氧化硅容易相互夹带，导致氟化钠纯度很难达到一级品的要求，白炭黑难以达到橡胶工业使用标准。因此，发展新工艺解决以上问题具有重要意义。
技术实现要素：
本发明目的在于，发展一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，采用新型超声反应器，有效防止反应产物在反应器器壁结疤，反应器热阻小，传热效率高，可连续生产；氟化钠与白炭黑分离效果好，产物纯度高；母液更新周期延长，母液更换量减少，减少了废液的排放，生产更环保、更方便。
本发明发展了一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其技术方案是：一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：
（1）制浆：向装有母液的投料罐1，按投料比加入氟硅酸钠，搅拌溶解形成氟硅酸钠料浆，通过高位槽输送至反应器；
（2）溶碱：将十水碳酸钠或碳酸钠加入投料罐2，同时用母液进行溶解，搅拌形成均匀的碳酸钠溶液，过滤除去不溶性杂质，通过高位槽输送至反应器；
（3）反应：将氟硅酸钠料浆输送至超声反应器中，缓慢加入碳酸钠溶液搅拌，加热至90~95℃；所述的反应器的器壁上设有超声装置，搅拌的同时开启超声；待反应到达终点时，加入适量的表面活性剂，继续搅拌，使表面活性剂分散均匀；
（4）沉降分离：将产物转入分离洗涤器中，用母液洗涤2~3次，沉降15~30min，抽除上清液，使氟化钠与白炭黑分离，得到的氟化钠晶体与白炭黑分别用母液洗涤2~3次；
（5）干燥：洗净的氟化钠晶体送入过滤槽中除去大量的水分，再送入三足式离心机进一步脱水，最后送入流化床干燥器进行干燥，粉碎后得到氟化钠产品；洗净的二氧化硅用泵输送至板框式压滤机脱水，再送至闪蒸干燥器干燥，得到白炭黑成品。
进一步的技术方案是：
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其超声反应器包括搅拌装置、超声发生器、氟化钠进料口、碳酸钠进料口；所述的超声发生器包括超声波发振器、超声波换能器和超声波发射体；所述的超声波发射体的一端设有超声波换能器，所述的超声波换能器能产生不同频率的超声波；所述的氟化钠料浆通过氟化钠进料口进入反应器，所述的碳酸钠以一定的流速通过碳酸钠进料口进入反应器。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其超声波换能器固定于反应器器壁中部。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其超声反应器设有两个超声波发生器，对称分布于反应器的两侧。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的超声换能器一端设有多个超声波发射体。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的碳酸钠进料口端设有喷洒。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的超声反应器内还设有分散装置。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的表面活性剂为聚乙二醇、聚氧乙烯醚、吐温的一种，表面活性剂的用量为白炭黑产量的0.5~3.0%。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的母液中加入适量的尿素。
所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其特征在于，所述的尿素的用量为母液质量的1.0~2.5%。
本发明有益效果显著：
本发明发展了一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，采用超声反应器，反应时同时搅拌和超声，有效防止了反应产物在反应器器壁结疤，反应器热阻小，传热效率高，可连续生产；通过超声作用，同时加入适量的表面活性剂，防止二氧化硅聚集，氟化钠与白炭黑分离效果好，产物纯度高；母液中加入微量的尿素，延长母液更新周期，避免频繁更新母液，减少了废液的排放，生产更环保、更方便。
附图说明
图1为超声反应器的结构示意图。
1—搅拌装置，2—分散装置，3—超声发生器，3.1—超声波发振器，3.2—超声波换能器，3.3—超声波发射体，4—氟化钠进料口，5—碳酸钠进料口，6—喷洒。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
实施例1:一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的工艺，以氟硅酸钠和碳酸钠为原料，氟硅酸钠与碳酸钠的投料摩尔比为1:1.05，主要包括以下步骤：
（1）制浆：向装有母液的投料罐1，按投料比加入氟硅酸钠，搅拌溶解形成氟硅酸钠料浆，通过高位槽输送至反应器；
（2）溶碱：将碳酸钠加入投料罐2，同时用母液进行溶解，搅拌形成约30%碳酸钠溶液，过滤除去不溶性杂质，通过高位槽输送至反应器；
（3）反应：将氟硅酸钠料浆输送至超声反应器中，蒸气加热至90℃缓慢加入碳酸钠溶液搅拌，碳酸钠加料速度为15l/min；所述的反应器的器壁上设有超声装置，搅拌的同时开启超声；反应1h，反应到达终点时，ph为8-9，加入表面活性剂聚乙二醇2000，用量为白炭黑产量（按质量计）的0.5%，继续搅拌，使表面活性剂分散均匀；
（4）沉降分离：将产物转入分离洗涤器中，用母液洗涤2次，沉降15min，抽除上清液，使氟化钠与白炭黑分离，得到的氟化钠晶体与白炭黑分别用母液洗涤2次；
（5）干燥：洗净的氟化钠晶体送入过滤槽中除去大量的水分，再送入三足式离心机进一步脱水，最后送入流化床干燥器进行干燥，粉碎后得到氟化钠产品；洗净的二氧化硅用泵输送至板框式压滤机脱水，再送至闪蒸干燥器干燥，得到白炭黑成品。
该工艺的优点是：反应器壁无明显结疤现象，热阻小，传热效率高，可连续生产。氟化钠纯度为95%，含二氧化硅0.45%，符合一级品要求（yst517-2009）。白炭黑的纯度为95%，含氟化钠杂质0.45%，符合橡胶行业应用标准（hg/t3061-2009）。
实施例2：一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的工艺，以氟硅酸钠和碳酸钠为原料，氟硅酸钠与碳酸钠的投料摩尔比为1:1.25，主要包括以下步骤：
（1）制浆：向装有母液的投料罐1，加入尿素（用量为母液质量的1.0%），按投料比加入氟硅酸钠，搅拌溶解形成氟硅酸钠料浆，通过高位槽输送至反应器；
（2）溶碱：将碳酸钠加入投料罐2，同时用母液进行溶解，搅拌形成约30%碳酸钠溶液，过滤除去不溶性杂质，通过高位槽输送至反应器；
（3）反应：将氟硅酸钠料浆输送至超声反应器中，蒸气加热至95℃缓慢加入碳酸钠溶液搅拌，碳酸钠加料速度为20l/min；所述的反应器的器壁上设有超声装置，搅拌的同时开启超声；反应1.5h，反应到达终点时，ph为8-9，加入表面活性剂聚氧乙烯月桂醚，用量为白炭黑产量（按质量计）的1.5%，继续搅拌，使表面活性剂分散均匀；
（4）沉降分离：将产物转入分离洗涤器中，用母液洗涤3次，沉降20min，抽除上清液，使氟化钠与白炭黑分离，得到的氟化钠晶体与白炭黑分别用母液洗涤3次；
（5）干燥：洗净的氟化钠晶体送入过滤槽中除去大量的水分，再送入三足式离心机进一步脱水，最后送入流化床干燥器进行干燥，粉碎后得到氟化钠产品；洗净的二氧化硅用泵输送至板框式压滤机脱水，再送至闪蒸干燥器干燥，得到白炭黑成品。
该工艺的优点是：反应器壁无明显结疤现象，热阻小，传热效率高，可连续生产。氟化钠纯度为98%，含二氧化硅0.40%，符合一级品要求（yst517-2009）。白炭黑的纯度为96%，含氟化钠杂质0.42%，符合橡胶行业应用标准（hg/t3061-2009）。母液更新周期为每周1次延长为每个月1次。
实施例3：一种利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的工艺，以氟硅酸钠和碳酸钠为原料，氟硅酸钠与碳酸钠的投料摩尔比为1:1.20，主要包括以下步骤：
（1）制浆：向装有母液的投料罐1，加入尿素（用量为母液质量的2.5%），按投料比加入氟硅酸钠，搅拌溶解形成氟硅酸钠料浆，通过高位槽输送至反应器；
（2）溶碱：将碳酸钠加入投料罐2，同时用母液进行溶解，搅拌形成约30%碳酸钠溶液，过滤除去不溶性杂质，通过高位槽输送至反应器；
（3）反应：将氟硅酸钠料浆输送至超声反应器中，蒸气加热至93℃缓慢加入碳酸钠溶液搅拌，碳酸钠加料速度为18l/min；所述的反应器的器壁上设有超声装置，搅拌的同时开启超声；反应1.5h，反应到达终点时，ph为8-9，加入表面活性剂吐温20，用量为白炭黑产量（按质量计）的3.0%，继续搅拌，使表面活性剂分散均匀；
（4）沉降分离：将产物转入分离洗涤器中，用母液洗涤3次，沉降18min，抽除上清液，使氟化钠与白炭黑分离，得到的氟化钠晶体与白炭黑分别用母液洗涤3次；
（5）干燥：洗净的氟化钠晶体送入过滤槽中除去大量的水分，再送入三足式离心机进一步脱水，最后送入流化床干燥器进行干燥，粉碎后得到氟化钠产品；洗净的二氧化硅用泵输送至板框式压滤机脱水，再送至闪蒸干燥器干燥，得到白炭黑成品。
该工艺的优点是：反应器壁无明显结疤现象，热阻小，传热效率高，可连续生产。氟化钠纯度为99%，含二氧化硅0.38%，符合一级品要求（yst517-2009）。白炭黑的纯度为98%，含氟化钠杂质0.40%，符合橡胶行业应用标准（hg/t3061-2009）。母液更新周期为每周1次延长为每个1个半月1次。
实施例4：是进一步的实施例。在实施例1-3的基础上，如图1所示，所述的利用氟硅酸钠生产氟化钠联产白炭黑的生产工艺，其超声反应器包括搅拌装置1、超声发生器3、氟化钠进料口4、碳酸钠进料口5；所述的超声发生器3包括超声波发振器3.1、超声波换能器3.2和超声波发射体3.3；所述的超声波发射体3.3的一端设有超声波换能器3.2，所述的超声波换能器3.2能产生不同频率的超声波；所述的氟化钠料浆通过氟化钠进料口4进入反应器，所述的碳酸钠以一定的流速通过碳酸钠进料口5进入反应器。
实施例5：是进一步的实施例。在实施例4的基础上，如图1所示，所述的超声波换能器3.2固定于反应器器壁中部。当固定于反应器顶部，则可视为等同的实施例。所述的超声反应器设有两个超声波发生器3，对称分布于反应器的两侧，或对称分布于反应器的顶部。所述的超声换能器一端设有多个超声波发射体，多个超声波发射体可以增强超声强度。所述的碳酸钠进料口端设有喷洒6，通过喷洒6，使碳酸钠使反应溶液均匀接触，反应速率更快，反应更完全。所述的超声反应器内还设有分散装置，所述的分散装置为高速分散盘，氟化钠料浆加入后可高速分散5min，使反应体系更均匀。
需要说明的是，以上实施例的讨论仅为示例性的。在本发明的思路下，以上实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化，为了简明并未提供细节。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。