一种处理气体或溶液中的低浓度酸和/或酸根的工艺的制作方法

文档序号:23016272发布日期:2020-11-20 12:30阅读:192来源:国知局
一种处理气体或溶液中的低浓度酸和/或酸根的工艺的制作方法

本发明属于工艺浓缩领域,具体涉及到一种处理气体或溶液中的低浓度酸和/或酸根的工艺。



背景技术:

目前工业上对于溶液中含有的低浓度的水溶性的酸和/或酸根,由于如果用蒸馏或分馏或精馏的方法,用沸点不同的原理与水分离得到提浓的水溶性酸予以回收,蒸发过程所用的热值(一般利用蒸汽)消耗大没有经济价值;同时有的酸和/或酸根在浓度较低的情况下又无法与水用沸点不同的方法分离,例如形成了共沸物或酸浓度十分低的情况下。

目前工业上对于气体中含有的低浓度的水溶性的酸和/或酸根,也极难提浓成高浓度的酸回收酸的经济价值。例如在对苯二甲酸生产装置的氧化工序,氧化工序主要是在氧化反应器中将对二甲苯给入空气,将对二甲苯与空气中的氧气进行反应,生成对苯二甲酸,反应过程需要添加钴、锰、溴三元催化剂(用醋酸做溶剂),同时再添加氢溴酸,维持反应过程的钴、锰、溴催化剂浓度,反应过程将氧气部分消耗氮气不参与反应故反应后会有主要含氮气、醋酸、氢溴酸等的气体,将该气体中的醋酸进行回收后为氧化工序的尾气,该尾气主要含有有机物和氢溴酸,此尾气经过一系列的应用和处理后最终会排放到大气,在排放到大气之前先经过燃烧将尾气中的有机物进行燃烧,但燃烧之后的尾气中仍含有低浓度的氢溴酸(氢溴酸质量浓度一般<0.1kghbr/吨尾气)。

由于上述的难度以及考虑经济价值,故最终一般现状下溶液中含有的低浓度的酸和/或酸根大部分都是直接排放的或进入污水处理,没有进行回收,浪费了酸的价值外还增加了污水的负荷、造成环境污染;最终一般现状下气体中含有的低浓度的水溶性的酸和/或酸根也是直接排放,没有进行回收,浪费了酸的价值外还增加了环境污染。



技术实现要素:

本发明是一种处理气体或溶液中的低浓度酸和/或酸根的工艺,将溶液(例如水溶液)中的低浓度水溶性酸和/或酸根,或气体中的低浓度水溶性酸和/或酸根经过本发明进行处理,得到提浓的水溶性的酸回收酸的经济价值,同时也避免了溶液(例如水溶液)中的低浓度水溶性酸和/或酸根,或气体中的低浓度水溶性酸和/或酸根直接排放带来的社会环境污染问题。

本发明是一种处理气体中或溶液中的低浓度的酸和/或酸根的工艺,工艺路线为:

(1)含有低浓度的酸和/或酸根的气体(类如≤5%的浓度),或含有低浓度的酸和/或酸根的溶液(例如水溶液,类如≤5%的浓度)先进行处理,得到含有盐的溶液,所述处理具体包含如下的任一方式:

①当所述含有低浓度酸和/或酸根的气体为含有低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子的气体时,含有低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子的气体用水进行吸收或用碱性物质的溶液(例如水溶液)进行吸收,得到含有盐的溶液a,将低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子吸收提浓得到含有盐的溶液a中(大量的气体中的低浓度的无机酸和/或无机酸根被吸收成为少量的高浓度的含有盐的溶液a,即吸收液);吸收的形式可以是固定床的形式吸收,也可以是循环的方式进行吸收;将气体中含有的低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子吸收到水或碱性物质中,降低了排放气体中的无机酸和/或无机酸根阴离子的浓度,利于环境保护;

②当所述含有低浓度酸和/或酸根的气体为含有低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子的气体时,含有低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子的气体用水进行吸收或用碱性物质的溶液(例如水溶液)进行吸收,得到含有盐的溶液b,将低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子吸收提浓得到含有盐的溶液b中(大量的气体中的低浓度的有机酸和/或有机酸根被吸收成为少量的高浓度的含有盐的溶液b,即吸收液);吸收的形式可以是固定床的形式吸收,也可以是循环的方式进行吸收;将气体中含有的低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子吸收到水或碱性物质中,降低了排放气体中有机酸和/或有机酸根阴离子的浓度,利于环境保护;

③当所述含有低浓度酸和/或酸根的气体为同时含有低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的气体时,同时含有低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的气体用水进行吸收或用碱性物质的溶液(例如水溶液)进行吸收,得到含有盐的溶液c,将低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”吸收提浓得到含有盐的溶液c中(大量的气体中的低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根”被吸收成为少量的高浓度的含有盐的溶液c,即吸收液);吸收的形式可以是固定床的形式吸收,也可以是循环的方式进行吸收;将气体中含有的低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子,以及有机酸和/或有机酸根阴离子”吸收到水或碱性物质中,降低了排放气体中“无机酸和/或无机酸根阴离子,以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的浓度,利于环境保护;

④当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为含有低浓度的无机酸的溶液(例如水溶液)时,含有低浓度的无机酸的溶液(例如水溶液)添加碱性物质进行反应生成对应的盐,再将所述的盐进行浓缩,得到含有盐的溶液d;可以用蒸发的方式进行浓缩;

⑤当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为含有低浓度的有机酸的溶液(例如水溶液)时,含有低浓度的有机酸的溶液(例如水溶液)添加碱性物质进行反应生成对应的盐,再将所述的盐进行浓缩,得到含有盐的溶液e;可以用蒸发的方式进行浓缩;

⑥当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为同时含有低浓度的“无机酸以及有机酸”的溶液(例如水溶液)时,同时含有低浓度的“无机酸以及有机酸”的溶液(例如水溶液)添加碱性物质进行反应生成对应的盐,再将所述的盐进行浓缩,得到含有盐的溶液f;可以用蒸发的方式进行浓缩;

⑦当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为含有低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子的溶液(例如水溶液)时,含有低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子的溶液(例如水溶液)经过阴离子吸附树脂进行吸附,之后阴离子吸附树脂用碱性物质的水溶液进行再生,得到再生液,所述再生液即为含有盐的溶液g;首先经过阴离子树脂将低浓度的无机酸和/或无机酸根中的阴离子吸附在阴离子树脂上,再经过对阴离子吸附树脂的再生将阴离子以盐的形式再生到再生液中,这个过程得到的再生液,相当于是对原来溶液中的低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子一个提浓的过程(大量的溶液中的低浓度的无机酸和/或无机酸根转化为少量的高浓度的含有盐的溶液g,即再生液);

⑧当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为含有低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子的溶液(例如水溶液)时,含有低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子的溶液(例如水溶液)经过阴离子吸附树脂进行吸附,之后阴离子吸附树脂用碱性物质的水溶液进行再生,得到再生液,所述再生液即为含有盐的溶液h;首先经过阴离子树脂将低浓度的有机酸和/或有机酸根中的阴离子吸附在阴离子树脂上,再经过对阴离子吸附树脂的再生将阴离子以盐的形式再生到再生液中,这个过程得到的再生液,相当于是对原来溶液中的低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子一个提浓的过程;(大量的溶液中的低浓度的有机酸和/或有机酸根转化为少量的高浓度的含有盐的溶液h,即再生液);

⑨当所述含有低浓度酸和/或酸根的溶液为同时含有低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的溶液(例如水溶液)时,同时含有低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的溶液(例如水溶液)经过阴离子吸附树脂进行吸附,之后阴离子吸附树脂用碱性物质的水溶液进行再生,得到再生液,所述再生液即为含有盐的溶液i;首先经过阴离子树脂将低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”中的阴离子吸附在阴离子树脂上,再经过对阴离子吸附树脂的再生将阴离子以盐的形式再生到再生液中,这个过程得到的再生液,相当于是对原来溶液中的低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子,以及低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子”一个提浓的过程;(大量的溶液中的低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子、以及有机酸和/或有机酸根阴离子”转化为少量的高浓度的含有盐的溶液i,即再生液);

(2)将所述含有盐的溶液经过如下方式处理:

将所述含有盐的溶液a、含有盐的溶液b、含有盐的溶液c、含有盐的溶液d、含有盐的溶液e、含有盐的溶液f、含有盐的溶液g、含有盐的溶液h或含有盐的溶液i,经过双极膜电渗析处理,得到含有提浓的水溶性酸的水溶液ⅰ以及水溶性碱溶液ⅰ;双极膜法电渗析:双极膜是一种离子交换复合膜,它通常与阳离子交换层和阴离子交换层复合而成,在直流电场作用下,双极膜可将水离解,在膜的两侧分别形成氢离子和氢氧根,形成的氢离子与阴离子结合生成了酸予以回收、形成的氢氧根与盐中的阳离子形成碱也可以予以回收;

或将所述含有盐的溶液a、含有盐的溶液b、含有盐的溶液c、含有盐的溶液d、含有盐的溶液e、含有盐的溶液f、含有盐的溶液g、含有盐的溶液h或含有盐的溶液i经过电解处理,得到对应的电解产物,例如含有盐的溶液是氯化钠盐的水溶液时,电解产物为氢氧化钠、氢气、氯气。

基于以上技术方案,优选的,

所述含有盐的溶液a,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

或所述含有盐的溶液b,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

或所述含有盐的溶液c,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

或所述含有盐的溶液g,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

或所述含有盐的溶液h,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

或所述含有盐的溶液i,经过浓缩后得到浓缩液,所述浓缩液再经过双极膜电渗析处理或电解处理;

浓缩的过程得到浓缩液,浓缩液中含有的盐类浓度会有所提升,有利于双极膜电渗析装置或电解装置的运行。

基于以上技术方案,优选的,所述含有盐的溶液a或其浓缩液、含有盐的溶液b或其浓缩液、含有盐的溶液c或其浓缩液、含有盐的溶液d、含有盐的溶液e、含有盐的溶液f、含有盐的溶液g或其浓缩液、含有盐的溶液h或其浓缩液、或含有盐的溶液i或其浓缩液,经过所述双极膜电渗析处理或电解之前,先进行冷却,双极膜电渗析处理或电解处理会产生热量,同时双极膜电渗析装置或电解装置中的膜的运行温度和使用寿命对温度也有要求,故先进行冷却处理。

基于以上技术方案,优选的,所述碱性物质为水溶性碱溶液ⅰ、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐中的至少一种。

基于以上技术方案,优选的,氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐为可溶性的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐中的至少一种,否则双极膜电渗析处理或电解处理的过程中会易导致形成不溶物,导致双极膜电渗析装置或电解装置中的膜的堵塞。

基于以上技术方案,优选的,所述可溶性的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐中的阳离子各自独立为钾、钠中的至少一种,钾或钠形成的碱性物质一般都是溶解度较大的,且是成本低、在工业中广泛存在和使用的。

基于以上技术方案,优选的,所述含有提浓的水溶性酸的水溶液ⅰ,直接回收或再利用酸与水的沸点不同的原理,再次用蒸馏或分馏或精馏的方法分离(加热分离),得到再次提浓的水溶性酸ⅱ以及水相,所述再次提浓的水溶性酸ⅱ直接回收;酸浓度很低的时候不宜于用沸点不同的方法与水进行分离,但经过双极膜电渗析或电解等方法处理得到的提浓的水溶性酸的浓度有所提升,提升后的浓度可以达到可以用沸点不同的方法与水进行分离的浓度(例如对比热值(例如蒸汽)的能耗,得到的酸具有更高价值等)。

基于以上技术方案,优选的,蒸馏或分馏或精馏的过程添加共沸剂,对于一些种类的会与水形成共沸物的水溶液酸用沸点不同的方法分离,需要添加共沸剂(共沸剂的类型及浓度等根据具体分离的水溶性酸的种类、浓度等决定,为该领域的常规选择)。

基于以上技术方案,优选的,所述水相为含有低浓度酸和/或酸根的水溶液,直接排放或再次按照本发明上述的工艺对应步骤(1)的④~⑨,然后步骤(2)的路线进行处理。

本发明所述排放为经过本发明的处理后从本发明的工艺路线中排放出去,无论排放之后采取何种具体处理的方法(例如排放到污水处理)均不影响本发明内容的保护;本发明所述回收,无论回收之后采取何种具体处理的方法均不影响本发明内容的保护。

本发明所设计的不同步骤、单元等的目的不同且相互独立,每一个步骤、单元等即可以单独应用也可以按实际需求进行选择和不同顺序的组合,也可以只选择应用其中的一部分步骤、单元等,均在本发明专利保护的范围内。

有益效果

本发明是一种处理气体或溶液中的低浓度的酸和/或酸根的工艺,是发明了一种方法,将气体中的或溶液(例如水溶液)中的无法提浓产生经济价值的低浓度的酸和/或酸根能予以提浓回收,能回收酸的经济价值,同时也避免了目前的工艺中常将气体中的或水溶液中的低浓度的酸和/或酸根进行排放而导致的环境污染。

附图说明

图1为本发明工艺流程图;

图2为实施例1的实验一和实验三的实验设备图;

图3为实施例1的实验四的实验设备图。

具体实施方式

实施例1

实验一

按图2组建实验设备:

生成低浓度的氯化氢气体流:锥形瓶内放入1l的质量分数为31%浓度的盐酸,用酒精灯加热,控制压缩空气300l/分钟,用于产生低浓度的氯化氢气体流,即模拟“含有低浓度的无机酸和/或无机酸根阴离子的气体”;

收集瓶内放置质量分数为5%氢氧化钠水溶液3l,用于吸收并中和气体中的氯化氢,4小时后分析收集瓶内的水溶液:碱性,钠离子28234ppm,氯离子22325ppm(可以推算出,气体流中氯化氢浓度为0.0009g/l,计算方法为:由于收集瓶内的水溶液仍旧是碱性推论气体中的氯化氢完全被吸收,吸收了22.325g/l*3l=67g氯离子,气体量为300l/分钟*60分钟*4小时=72000l,故气体流中氯离子浓度=67g/72000l=0.0009g/l),上述收集瓶内的水溶液经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子43171ppm,钠离子18.3ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.2mol/l。

结论:用碱性溶液吸收气体中的无机酸(例如氯化氢)反应生成盐,对于气体中低浓度的无机酸相当于是提升浓度的过程(大量气体中的低浓度的无机酸溶解被吸收并累计收集在碱液中形成高浓度的盐),之后用双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的无机酸水溶液。

实验二

在对苯二甲酸生产装置的氧化工序,氧化工序主要是在氧化反应器中将对二甲苯给入空气,将对二甲苯与空气中的氧气进行反应,生成对苯二甲酸,反应过程需要添加钴、锰、溴三元催化剂(用醋酸做溶剂),同时再添加氢溴酸,维持反应过程的钴、锰、溴催化剂浓度,反应过程将氧气部分消耗氮气不参与反应故反应后会有主要含氮气、醋酸、氢溴酸等的气体,将该气体中的醋酸进行回收后为氧化工序的尾气,该尾气主要含有有机物和氢溴酸,此尾气经过一系列的应用和处理后最终会排放到大气,在排放到大气之前需要进行降低污染的处理,一般流程为:先经过燃烧将尾气中的有机物进行燃烧,之后对于尾气中的氢溴酸(氢溴酸质量浓度一般<0.1kghbr/吨尾气)用氢氧化钠溶液进行吸收,避免氢溴酸对大气的污染,对于氢氧化钠的吸收液现场取样分析如下:

钠离子39576ppm,溴离子56143ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室(酸室出水实验过程略有气泡,不影响运行)出水:溴离子81245ppm,钠离子34.1ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.0mol/l。

结论:用碱性溶液吸收气体中的无机酸(例如溴化氢)反应生成盐,对于气体中低浓度的无机酸相当于是提升浓度的过程(大量气体中的低浓度的无机酸溶解被吸收并累计收集在碱液中形成高浓度的盐),之后用双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的无机酸水溶液。

实验三

利用实验一的实验设备,锥形瓶内改为放置1l的乙酸,生成低浓度的气体乙酸流:锥形瓶内放入1l的冰乙酸,用酒精灯加热,控制压缩空气300l/分钟,用于产生低浓度的乙酸气体流,即模拟“含有低浓度的有机酸和/或有机酸根阴离子的气体”;

收集瓶内放置质量分数为5%氢氧化钠水溶液3l,用于吸收并中和气体中的乙酸,4小时后分析收集瓶内的水溶液:碱性,钠离子27965ppm,乙酸根32122ppm(可以推算出,气体流中乙酸浓度为0.0013g/l,计算方法为:由于收集瓶内的水溶液仍旧是碱性推论气体中的乙酸完全被吸收,吸收了32.122g/l*3l=96g乙酸,气体量为300l/分钟*60分钟*4小时=72000l,故气体流中乙酸浓度=96g/72000l=0.0013g/l),上述收集瓶内的水溶液经过双极膜电渗析处理,酸室出水:乙酸58514ppm,钠离子15.5ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.0mol/l。

结论:用碱性溶液吸收气体中的有机酸(例如乙酸)反应生成盐,对于气体中低浓度的有机酸相当于是提升浓度的过程(大量气体中的低浓度的有机酸溶解被吸收并累计收集在碱液中形成高浓度的盐),之后用双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的有机酸水溶液。

实验四

按图3组建实验设备:

生成低浓度的气体含“氯化氢+乙酸”流:

锥形瓶1内放入1l的质量分数为31%浓度的盐酸,用酒精灯加热,控制压缩空气300l/分钟,用于产生低浓度的氯化氢气体流;

锥形瓶2内放置1l的冰乙酸,用酒精灯加热,控制压缩空气300l/分钟,用于产生低浓度的乙酸气体流;

将锥形瓶1、锥形瓶2的产出气体混合,即低浓度的含低浓度的“氯化氢+乙酸”气体流,即模拟“含有低浓度的“无机酸和/或无机酸根阴离子,以及有机酸和/或有机酸根阴离子”的气体”,通入收集瓶中,收集瓶内放置质量分数为10%氢氧化钠水溶液3l,用于吸收中和气体中的氯化氢+乙酸,4小时后分析收集瓶内的水溶液:碱性,钠离子58898ppm,氯离子25413ppm(可以推算出,气体流中氯化氢浓度为0.001g/l,计算方法为:由于收集瓶内的水溶液仍旧是碱性推论气体中的氯化氢完全被吸收,吸收了25.413g/l*3l=76g氯离子,气体量为300l/分钟*60分钟*4小时=72000l,故气体流中氯离子浓度=67g/72000l=0.001g/l)、乙酸根29912ppm(可以推算出,气体流中乙酸浓度为0.00125g/l,计算方法为:由于收集瓶内的水溶液仍旧是碱性推论气体中的乙酸完全被吸收,吸收了29.912g/l*3l=90g乙酸,气体量为300l/分钟*60分钟*4小时=72000l,故气体流中乙酸浓度=90g/72000l=0.00125g/l),上述收集瓶内的水溶液经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子35889ppm、乙酸44423ppm,钠离子31.2ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.75mol/l。

结论:用碱性溶液吸收气体中的低浓度“无机酸(例如氯化氢)+有机酸(例如乙酸)”混合物反应生成盐,对于气体中低浓度的“无机酸、有机酸”相当于是提升浓度的过程(大量气体中的低浓度的“无机酸+有机酸”溶解被吸收并累计收集在碱液中形成高浓度的盐),之后用双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度提浓的含“无机酸+有机酸”的混合水溶液。

实施例2

实验一

配置低浓度无机酸的水溶液,配置质量分数为1%的氯化氢的水溶液100l,添加氢氧化钠1.1kg进行酸碱中和反应,之后蒸发浓缩到体积剩余约20l自然冷却到常温,测试如下:钠离子31122ppm,氯离子51495ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子71334ppm,钠离子19.7ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)2mol/l。

结论:低浓度的无机酸,经过与碱反应生成盐,盐的水溶液有利于浓缩,再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含无机酸的水溶液。

实验二

配置低浓度有机酸的水溶液,配置质量分数为1%的乙酸的水溶液100l,添加氢氧化钠0.67kg进行酸碱中和反应,之后蒸发浓缩到体积剩余约20l自然冷却到常温,测试如下:钠离子19334ppm,乙酸根50099ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:乙酸91573ppm,钠离子21.2ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.5mol/l。

结论:低浓度的有机酸,经过与碱反应生成盐,盐的水溶液有利于浓缩,再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含有机酸的水溶液。

实验三

配置低浓度的“无机酸+有机酸”的混合水溶液,配置质量分数为0.5%的氯化氢+0.5%乙酸的混合水溶液100l,添加氢氧化钠0.9kg进行酸碱中和反应,之后蒸发浓缩到体积剩余约20l自然冷却到常温,测试如下:钠离子25539ppm,氯离子24845ppm,乙酸根25153ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子36665ppm,乙酸37123ppm,钠离子15.9ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.65mol/l。

结论:低浓度的“无机酸+有机酸”混合液,经过与碱反应生成盐,盐的水溶液有利于浓缩,再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含“无机酸+有机酸”的混合液。

实施例3

实验一

配置质量分数为1%的氯化氢水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附氯离子,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分析如下:钠离子27773ppm,氯离子28328ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子49965ppm,钠离子22.4ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.4mol/l。

结论:低浓度的无机酸,用阴离子树脂进行吸附无机酸的阴离子之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到无机酸根对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含无机酸的水溶液。

实验二

配置质量分数为1%的hbr的水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附溴离子,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分析如下:钠离子27773ppm,溴离子55313ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:溴离子90119ppm,钠离子28.3ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.13mol/l。

结论:低浓度的无机酸,用阴离子树脂进行吸附无机酸的阴离子之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到无机酸根对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含无机酸的水溶液。

实验三

配置质量分数为1%的草酸水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附草酸电离产生的酸根,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分析如下:钠离子28433ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:钠离子27.6ppm,0.25mol/l的草酸。

结论:低浓度的有机酸,用阴离子树脂进行吸附其电离的酸根之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到有机酸根对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含有机酸的水溶液,但阴离子树脂吸附受有机酸电离度的影响,如果有机酸电离度低则可能无法被阴离子树脂吸附。

实验四

配置质量分数为0.5%的氯化氢+0.5%的草酸的混合水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分离如下:钠离子28197ppm,氯离子22517ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子34314ppm,钠离子14.1ppm,0.11mol/l的草酸,滴定测试酸度为(氢离子计)1.15mol/l。

结论:低浓度的“无机酸+有机酸”的混合酸,用阴离子树脂进行吸附之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到“无机酸+有机酸”的混合酸对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含“无机酸+有机酸”的混合水溶液,但阴离子树脂吸附其中的有机酸根受有机酸电离度的影响,如果有机酸电离度低则可能无法被阴离子树脂吸附。

实施例4

实验一

配置质量分数为1%的氯化钠+1%氯化钾的水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附氯离子,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分析如下:钠离子26983ppm,氯离子29892ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子47816ppm,钠离子22.4ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.3mol/l。

结论:低浓度的无机阴离子,用阴离子树脂进行吸附阴离子之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到无机酸根对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个浓提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含无机酸的水溶液。

实验二

配置质量分数为0.5%的醋酸钠水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附醋酸根,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分析如下:钠离子28433ppm,醋酸根13128ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:钠离子27.6ppm,乙酸23452ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)0.4mol/l。

结论:低浓度的有机酸根,用阴离子树脂进行吸附其酸根之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到有机酸根对应的盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含有机酸的水溶液。

实验三

配置质量分数为0.4%的氯化钠+0.5%的醋酸钠的混合水溶液20l,流经阴离子树脂1l(阴离子树脂事先用2l的质量分数为5%的氢氧化钠激活并水洗后使用)吸附,之后排光树脂内的残液,用2l的质量分数为5%氢氧化钠水溶液再生,再生液分离如下:钠离子27127ppm,氯离子19818ppm,醋酸根9893ppm,经过双极膜电渗析处理,酸室出水:氯离子29370ppm,钠离子16.3ppm,乙酸13452ppm,滴定测试酸度为(氢离子计)1.05mol/l。

结论:低浓度的“无机酸根阴离子+有机酸根阴离子”的混合液,用阴离子树脂进行吸附之后,阴离子树脂再用碱液再生,会得到“无机酸根阴离子+有机酸根阴离子”对应的混合物盐(并且阴离子树脂吸附并再生得到再生液,对阴离子是一个提浓的过程),该盐再经过双极膜电渗析处理可以在酸室得到相对高浓度的提浓的含“无机酸+有机酸”的混合水溶液。

说明:

上述实施例1~4中,双极膜电渗析选择杭州蓝然环境技术股份有限公司提供的双极膜电渗析实验设备(设备用三室的双极膜电渗析膜堆,酸室和碱室均用除盐水做吸收液,设定最高给定电压35v、从实验开始就一直监控膜电压,当膜电压上升接近给定电压则实验结束,测试酸室出水的水质指标)、阴离子树脂用常规的201×7型强碱性阴离子交换树脂,本实验选择东大化工品牌的201×7型强碱性阴离子交换树脂。

实施例5

电解氯化钠的水溶液(例如实施例1的实验一的收集瓶内的水溶液、实施例2的实验一的体积20l的冷却液、实施例3的实验一的再生液、实施例4的实验一的再生液等),由于此部分为常规的化工常识,无需再次实验测试,如下只简述其化学反应的原理:

在电场的作用下,带负电的氢氧根离子、氯离子向阳极移动;带正电的钠离子和氢离子向阴极移动,所以在阳极会形成氯气、在阴极会形成氢气。

如果在离子交换膜的电解槽中进行,得到的产物为氢氧化钠、氢气、氯气(离子膜烧碱法的原理);如果没有离子交换膜则产物为次氯酸钠等。

上述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。

本发明所述排放为经过本发明的处理后从本发明的工艺路线中排放出去,无论排放之后采取何种具体处理的方法均不影响本发明内容的保护;本发明所述回收,无论回收之后采取何种具体处理的方法均不影响本发明内容的保护。

本发明所设计的不同步骤、单元等的目的不同且相互独立,每一个步骤、单元等即可以单独应用也可以按实际需求进行选择和不同顺序的组合,也可以只选择应用其中的一部分步骤、单元等,均在本发明专利保护的范围内。

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