稀土重金属废液处理方法与流程

本发明涉及废水处理领域，具体涉及稀土重金属废液处理方法。

背景技术：

硅业生产中通常使用盐酸进行提取稀土，而以盐酸法进行稀土开发所带来的资源流失问题也日益突出；据报道，中国近几年稀土产量为12万吨/年，提取率最高只能达到约97％，也即随废水以低浓状态流失的稀土多达4000吨/年，这些含稀土废水的排放一方面造成了宝贵稀土资源的流失，另一方面也造成了环境污染。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种稀土重金属废液处理方法,该方法能够实现重金属废水零排放的清洁生产。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，包括如下步骤：

S01：扩散渗析；将废液通入扩散渗析单元，将酸从废液中分离出来；

S02：预处理，包括如下步骤：

S021：碱中和；将废液通入碱中和单元，使得废液中的稀土重金属离子与OH^-结合形成沉淀，从而将稀土重金属元素从废液中提取出来；

S022：纳滤分离；将废液通入纳滤单元，从而将高价的钙镁离子和小分子有机物从废液中分离出来；

S023：SS吸附；将废液通入SS吸附塔，从而将SS悬浮物从废液中分离出来；SS滤料容重仅占锰砂容重的40％，具有高效吸附能力与极大比表面积大，性能明显优于传统的锰砂、石英砂，同时具有活性炭的吸附能力；在处理流速为12m/h的条件下，对铁、锰及水中的各种污染物具有良好的物理拦截和化学吸附作用。

S024：Na树脂软化；将废液通入Na树脂软化单元，从而将废液硬度降低至小于预设值；

S025：均相电渗析；将废液通入均相电渗析单元，从而将废液进行浓缩至钠盐含量达到预设浓度；

S03：双极膜电渗析；将废液通入双极膜电渗析单元，分别得到并引出酸与碱，至此对废液的处理完毕。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S024中所述预设硬度为0.03mmol/L。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S025中所述预设浓度为9.8％。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S021持续时间为10-90min。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S022在5-40℃环境下进行。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S023中废液在SS吸附塔中的流速为12m/h。

本发明一种稀土重金属废液处理方法，其中步骤S025在5-40℃环境下进行。

本发明一种稀土重金属废液处理方法中扩散渗析单元将废液中的酸除去，然后进入碱中和单元，该步骤把稀土重金属分离提纯，出水进入到纳滤单元拦截高价的钙镁离子，接着纳滤出水进入SS高效吸附塔，该步骤不仅除去SS悬浮物，而且对后续膜起到保护作用，经Na树脂软化器后废液达到了进入到均相电渗析的标准，然后均相电渗析处理后的水进入双极膜电渗析单元生产酸碱。这些单元各自发挥作用又相互服务从而实现了稀土重金属废水零排放的目的。

附图说明

图1为本发明一种稀土重金属废液处理方法的流程图；

图2为本发明一种稀土重金属废液处理方法中双极膜电渗析简图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例一

如图1所示，本发明一种稀土重金属废液处理方法，包括如下步骤：

S01：扩散渗析；将废液通入扩散渗析单元，将盐酸从废液中分离出来，渗析得到的盐酸可以回流到图1所示的硅业生产中；经过扩散渗析除酸后的废液成分为：H₂O 95.84％，HCl 1.59％，ScCl 0.39％，其他2.18％；

S02：预处理，包括如下步骤：

S021：碱中和；将废液通入碱中和单元进行持续10min的处理，使得废液中的稀土重金属离子与OH^-结合形成Sc(OH)₃沉淀，从而将稀土重金属元素Sc从废液中提取出来；

S022：纳滤分离；在5℃环境下将废液通入纳滤单元，从而将高价的钙镁离子和小分子有机物从废液中分离出来；

S023：SS吸附；将废液通入SS吸附单元，SS吸附单元以12m/h的流速对废液进行处理，从而将SS悬浮物从废液中分离出来；其中被分离出来的SS悬浮物具体包括：有机物絮体、无机铁锰等污染物，极大的减少了对后续膜的污染危害；SS滤料容重仅占锰砂容重的40％，具有高效吸附能力与极大比表面积大，性能明显优于传统的锰砂、石英砂，同时具有活性炭的吸附能力；在处理流速为12m/h的条件下，对铁、锰及水中的各种污染物具有良好的物理拦截和化学吸附作用。

S024：Na树脂软化；将废液通入Na树脂软化单元，通过Na⁺与废液中的高价金属阳离子交换，从而将废液降低至0.03mmol/L以下；

S025：均相电渗析；在5℃的环境下将废液通入均相电渗析单元，经过电场力作用及离子交换膜的过滤隔离作用，将废液进行浓缩至水量为0.46m³/H，钠盐含量达到近9.8％；

S03：双极膜电渗析；如图2所示，将废液由进水口通入双极膜电渗析单元，在双极膜电渗析单元的作用下，废液完全被渗析转化4％的盐酸和4％的氢氧化钠，且转化获得的盐酸和氢氧化钠分别储存在双极膜电渗析单元的酸室和碱室内，并分别能从排水口排出。转化得到的盐酸可以回流到图1所示的硅业生产中，生产出来的氢氧化钠可以回流到图1所示的碱中和步骤，至此对废液的处理完毕，实现了零排放的清洁生产。

实施例二

如图1所示，本发明一种稀土重金属废液处理方法，包括如下步骤：

S01：扩散渗析；将废液通入扩散渗析单元，将盐酸从废液中分离出来，渗析得到的盐酸可以回流到图1所示的硅业生产中；经过扩散渗析除酸后的废液成分为：H₂O 96.26％，HCl 1.47％，ScCl 0.46％，其他1.81％；

S02：预处理，包括如下步骤：

S021：碱中和；将废液通入碱中和单元进行持续90min的处理，使得废液中的稀土重金属离子与OH^-结合形成Sc(OH)₃沉淀，从而将稀土重金属元素Sc从废液中提取出来；

S022：纳滤分离；在40℃环境下将废液通入纳滤单元，从而将高价的钙镁离子和小分子有机物从废液中分离出来；

S023：SS吸附；将废液通入SS吸附单元，SS吸附单元以12m/h的流速对废液进行处理，从而将SS悬浮物从废液中分离出来；其中被分离出来的SS悬浮物具体包括：有机物絮体、无机铁锰等污染物，极大的减少了对后续膜的污染危害；

S024：Na树脂软化；将废液通入Na树脂软化单元，通过Na⁺与废液中的高价金属阳离子交换，从而将废液降低至0.03mmol/L以下；

S025：均相电渗析；在40℃的环境下将废液通入均相电渗析单元，经过电场力作用及离子交换膜的过滤隔离作用，将废液进行浓缩至水量为0.5m³/H，钠盐含量达到近9.3％；

S03：双极膜电渗析；如图2所示，将废液由进水口通入双极膜电渗析单元，在双极膜电渗析单元的作用下，废液完全被转化为4％的盐酸和4％的氢氧化钠，且转化获得的盐酸和氢氧化钠分别储存在双极膜电渗析单元的酸室和碱室内，并分别能从排水口排出。转化得到的盐酸可以回流到图1所示的硅业生产中，生产出来的氢氧化钠可以回流到图1所示的碱中和步骤，至此对废液的处理完毕，实现了零排放的清洁生产。

本发明一种稀土重金属废液处理方法中扩散渗析单元将废液中的酸除去，然后进入碱中和单元，该步骤把稀土重金属分离提纯，出水进入到纳滤单元拦截高价的钙镁离子，接着纳滤出水进入SS高效吸附塔，该步骤不仅除去SS悬浮物，而且对后续膜起到保护作用，经Na树脂软化器后废液达到了进入到均相电渗析的标准，然后均相电渗析处理后的水进入双极膜电渗析单元生产酸碱。这些单元各自发挥作用又相互服务从而实现了稀土重金属废水零排放的目的。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。