专利名称：一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法
技术领域：
本发明属于海水淡化预处理技术领域，涉及一种海水淡化的方法，尤其是一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法。
背景技术：
在环渤海地区，淡水资源短缺已经成为制约经济社会发展的重要因素，解决的办法，除了节水外，也要积极寻求开源。海水淡化被认为是该地区开源的有效手段。此外，该地区工业的快速发展侵占了大量盐田，由此制约了国计民生不可或缺的制盐和盐化工的发展。人们在积极寻求同步解决海水淡化缓解水资源短缺并同时发展盐化工的各种途径。海水淡化以反渗透法和热法发展最为迅猛。但是，反渗透法中浓盐水达到盐度6%以上时易发生钙沉积，堵塞反渗透膜的孔道。而利用热蒸发的热法海水淡化技术，也由于海水中存在钙、硫酸根等易结垢离子而面临着设备结垢等问题，尤其在高温时更为严重，因为硫酸钙的溶解度在一定温度范围段由于脱水相变等因素而随温度升高而下降)。因此这两种常见的办法目前均因为钙沉积的限制而难以在海水淡化中将浓海水的浓度提高到可以直接制盐的程度。通过检索，发现与本发明专利申请相关的如下专利公开文献I、海水脱硬预处理淡化的生产方法(CN102001763A)，本发明中海水采用化学法与超、微滤膜法结合提取碳酸钙、氢氧化镁，提取钙、镁离子后的海水，经淡化产生淡水的同时，所产浓盐水供综合利用。本发明通过海水提钙、提镁脱硬预处理后，淡化过程无须添加阻垢剂，不但淡水回收率反渗透法可达60%以上，蒸馏法可达80%以上，预处理过程中可副产纳米级碳酸钙和纳米级氢氧化镁产品，淡化后浓盐水可以高附加值产品形式综合利用，极大地降低了海水淡化的投资和运行成本，是一典型的低碳、绿色、循环经济海水淡化技术。2、海水除钙浓缩利用的方法(CN101381147)，涉及到海水的利用，包括海水淡化装置、分离装置，所述海水淡化装置采用多效蒸发工艺，其造水比达到20以上，所述海水淡化装置前端设有除钙装置，在海水直接接触后，吸附海水中95%以上钙离子。采用以上方法后，避免了淡化过程中，因海水含有钙盐所结钙垢造成的设备效率的降低，同时提高了淡化装置的造水比，对最终所得浓盐水还可进一步分离，得到氯化钠、氯化钾、氯化镁、工业溴、硫酸镁等化工产品，提升了浓盐水利用率，避免排放所造成浪费和对环境的污染。通过对比，本发明专利申请与上述的专利公开文献存在本质的不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种方法简单、操作方便、节约企业生产成本、提高生产效率的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法。本发明实现目的的技术方案是一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，具体步骤如下toon] α)将粉末状离子交换材料加入水调制成浆液状；⑵向压滤机中注入离子交换材料泥浆，至充满压滤机容量的50-70% ；⑶将海水缓慢流过压滤机，所得滤液即为脱钙海水。而且，所述的步骤⑴中离子交换材料对Ca2+的交换容量为2mol-3mol/kg。而且，所述的步骤⑴中的水的加入量为2-3倍的离子交换材料的重量。而且，所述的水为蒸馏水或自来水。 而且，所述步骤⑴中注入离子交换材料粉末至充满压滤机容量的60%。如上所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法在海水淡化脱钙处理及浓海水综合利用中的应用。如上所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法在常量或微量元素的富集方面的应用。而且，所述的常量或微量元素为海水、卤水或苦咸水中的常量或微量元素。本发明的优点和有益效果为I、本发明海水脱钙的处理方法方法简单，该方法中的离子交换容量大于2 mo I〇&271^，而且0.3 S即可达到吸附平衡，大大缩短了海水脱钙的时间，节约了企业的生产成本；该方法操作方便，提高了生产效率。2、本发明海水脱钙的处理方法除钙后的海水组成稳定，可脱除海水中50%的Ca2+，解决了海水浓缩过程中设备结垢的难题，从而大幅度增加低温多效海水淡化设备的造水比，降低了造水成本。3、本发明海水脱钙的处理方法脱钙后的海水淡化后可得到20%左右的浓海水，可望实现无盐田工厂化制盐，解决了天津等沿海地区缺水、缺地又缺盐的矛盾。同时也可将此技术与电厂余热利用及尾气处理结合起来。4、本发明海水脱钙的处理方法为海水预处理脱钙工业放大提供依据，并期望以此技术与利用电厂余热来进行高温多效蒸发及浓海水直接制取真空盐、同时处理电厂废气结合起来；为环渤海地区的海水淡化、制盐-盐化工、电厂尾气处理及余热利用、发展循环经济开辟一条新型的节能高效绿色环保的途径。
图I为本发明海水脱钙的处理方法的吸附-洗脱工艺流程图，其中，I为原水泵；2为多介质过滤器；3为电动搅拌器；4为搅拌混合器；5为洗脱泵；6为洗脱水箱；7为板框压滤机；8为广品水箱；图2为本发明板框压滤机过滤、取水分析图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为常规方法；本发明中所使用的试剂，如无特殊说明，均为常规试剂。一、技术原理
本过程系以新型无机离子交换材料将钙通过离子交换自海水中选择性地脱离出来。所谓离子交换是通过以交换介质中的离子(离子交换材料，主要是固体，也可以是以膜隔离的液体)与溶液或熔融盐中的离子进行可逆置换，其过程中离子交换材料的骨架结构不发生变化。本发明专利申请在非平衡条件下将材料与海水充分混合，进行海水中钙的选择性去除，将材 料装于板框压滤机形成滤饼，海水通过板框压滤机中的滤饼而进行动态接触。二、实验材料、仪器及设备所有实验的海水来于汉沽盐场。实验室工作中，海水经过G3型玻璃沙芯漏斗过滤后使用。试验设备主要包括海水储罐，搅拌混合罐，反洗液罐,产品水罐,板框压滤机，以及相关的泵、阀、工具等。试验设备及吸附-洗脱工艺流程图见图I。海水中钙、镁、钾的浓度分析，均采取海水系统元素的化学滴定法。经外送天津科技大学及天津地质研究所进行对比测试检验。实施例II、一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，步骤如下⑴利用260 kg自来水,将87. 6kg离子交换材料制成混合衆液；⑵然后打开原水泵，将混合浆液注入板框压滤机，至充满压滤机容量的50-70% ；⑶切换阀门，将搅拌混合罐(4. 3 m3)中的海水以10 m3/h的流速连续向板框压滤机泵入，将脱钙海水与离子交换材料分离开来，所得滤液即为脱钙海水，将脱钙海水贮存于广品水te。⑷取海水综合样进行分析钙镁离子浓度，而在不同的时间在板框压滤机的放水口取样，见附图2，可以考察不同进水体积时的钙镁浓度，考察脱除效果随进料海水体积的变化。实施例2一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，步骤如下⑴利用130 kg蒸懼水,将65. 25kg离子交换材料制成衆液；⑵然后打开原水泵，将混合浆液注入板框压滤机，至充满压滤机容量的60% ；⑶切换阀门，将搅拌混合罐(4. 3 m3)中的海水以10 m3/h的流速连续向板框压滤机泵入，将脱钙海水与离子交换材料分离开来，将脱钙海水贮存于产品水罐。⑷取海水综合样进行分析钙镁离子浓度，而在不同的时间在板框压滤机的放水口取样，见附图2，可以考察不同进水体积时的钙镁浓度，考察脱除效果随进料海水体积的变化。数据分析考察使用材料装于压滤机，海水通过滤饼来除钙。当海水刚通过滤饼时，钙与镁都同时被材料中的钠交换除去。这表现在海水体积较小时，除钙除镁的百分比都比较高。在本实验中，当海水通过量达到约200升时，除钙比率基本稳定，离子交换容量大于2 mol 0&2+/1^，而且0.3 s即可达到吸附平衡，直到海水流过体积达到2. 5立方米。在此期间，海水中的钙不但可以取代钠，也能够取代镁，这样，镁的去除率不断下降。总的来说，钙除去效果较好，基本上可以达到50%，这是可以满足淡化要求的。
综上，可见本海水脱钙方法可以应用海水淡化脱钙处理及浓海水综合利用中，也可以应用在常量或微量元素的富集方面，特别是海水、卤水或苦咸水中的常量或微量元素。
权利要求
1.一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，其特征在于具体步骤如下 (1)将粉末状离子交换材料加入水调制成浆液状； ⑵向压滤机中注入尚子交换材料泥衆,至充满压滤机容量的50-70% ； ⑶将海水缓慢流过压滤机，所得滤液即为脱钙海水。
2.根据权利要求I所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，其特征在于所述的步骤⑴中离子交换材料对Ca2+的交换容量为2mol-3mol/kg。
3.根据权利要求I所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，其特征在于所述的步骤⑴中的水的加入量为2-3倍的离子交换材料的重量。
4.根据权利要求3所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，其特征在于所述的水为蒸馏水或自来水。
5.根据权利要求I所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，其特征在于所述步骤⑴中注入离子交换材料粉末至充满压滤机容量的60%。
6.如权利要求1-5任一项所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法在海水淡化脱钙处理及浓海水综合利用中的应用。
7.如权利要求1-5任一项所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法在常量或微量元素的富集方面的应用。
8.根据权利要求7所述的所述的板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法在常量或微量元素的富集方面的应用，其特征在于所述的常量或微量元素为海水、卤水或苦咸水中的常量或微量元素。
全文摘要
本发明涉及一种板框压滤机非平衡吸附海水脱钙的处理方法，具体步骤如下⑴将粉末状离子交换材料加入适量水调制成浆液状；⑵向压滤机中注入离子交换材料泥浆，至充满压滤机容量的50-70％；⑶将海水缓慢流过压滤机，所得滤液即为脱钙海水。本发明海水脱钙的处理方法方法简单，该方法中的离子交换容量大于2 mol Ca2+/kg，而且0.3 s即可达到吸附平衡，大大缩短了海水脱钙的时间，节约了企业的生产成本；该离子交换材料在0℃~250℃的条件下均可使用，使得该方法操作方便，提高了生产效率。
文档编号C02F9/04GK102942273SQ20121053386
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者罗坚, 于雪琴, 陈明玉, 蒋凯亮, 张仂 申请人:天津滨环化学工程技术研究院有限公司, 中盐制盐工程技术研究院