一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，包括废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、pH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、pH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置之间通过提升泵、增压泵或盐水循环泵以及管道依次连接，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和循环管道连接。本实用新型无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端的一体式碱沉淀分离装置或生产装置，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。
【专利说明】 一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化工废水处理【技术领域】，具体涉及一种苯胺黑生产高浓度含盐废水(苯胺黑母液)处理系统。
【背景技术】
[0002]苯胺黑是一种不溶于普通溶剂的黑色染料。目前多数都是制成商品苯胺黑，作为有机颜料出售，其商品有油溶苯胺黑(简称油溶黑)、醇溶苯胺黑(简称醇溶黑)等。苯胺黑着色力强，分散能低，吸光性能非常强，颜色稳固性能十分好。由于在涂料中粘结性强，该颜料还能产生消光效果(具柔和的外观)。
[0003]苯胺黑适用于丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、纤维素树脂、酚醛树脂、聚酯醇酸树月旨、聚苯乙烯(软硬)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、皮革、皮毛的非水性着色、涂饰性着色、油墨着色，也可用于静电墨粉电荷调节剂、文化用品着色，具有非常广泛的应用领域。
[0004]苯胺黑的合成过程为:在苯胺盐酸盐存在下，以三氯化铁为催化剂将苯胺与硝基苯反应，再经酸化、过滤、水洗和干燥、粉碎，获得醇溶性苯胺黑，再经过皂化、过滤、水洗和干燥、粉碎为油溶性苯胺黑。如经磺化、离析、水洗、中和与干燥，就是酸性粒子元青。
[0005]在获得醇溶性苯胺黑，既生产苯胺黑粗品工段过程中，分层后排放的母液废水中含有大量未反应的苯胺和三氯化铁催化剂，其主要组分为:水89.0%(W/W)、氯化钠3.5?4.5%(ff/ff)、苯胺5.5?6.5%(ff/ff)、三氯化铁1.0%(ff/ff)。此类废水中含有大量氯化物、铁离子及苯胺类物质具有较高的回收价值，如果直接进入生化处理系统，将导致系统无法正常运行。目前的处理系统为碱沉淀回收铁离子，然后通过三效减压蒸馏或MVR蒸馏的方式，将废水中的水分和部分挥发性有机物以水蒸汽形式蒸馏出来回收苯胺，剩余浓液经结晶釜结晶分离出含有氯化钠结晶的废渣。这种蒸馏脱盐系统运行成本高、而且产生的废渣由于含有部分难挥发有机物和合成反应中间体，无法直接被利用，只有作为工业危险废物处理，极易造成二次污染。因此，开发出一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统也就成为研究热点之一。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端处理装置或生产装置，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，包括废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、PH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、PH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置通过提升泵、增压泵或盐水循环泵以及连通管道依次连接，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和循环管道连接，所述酸箱通过酸循环泵和管道与所述双极膜装置连通，所述碱箱通过碱循环泵和管道与所述双极膜装置连通。
[0009]进一步地，所述双极膜装置包括阴极、阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室、阳极，各室间通过阴、阳离子交换膜或双极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。
[0010]进一步地，所述酸箱通过酸循环泵和管道与所述双极膜装置的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵和管道与所述双极膜装置的碱室连通。
[0011]进一步地，所述阴、阳离子交换膜间均设有带流道的弹性隔板，阳极为钛涂钌电极，阴极为不锈钢电极。
[0012]进一步地，所述过滤装置为精度在0.45^1.0 μ m的滤芯过滤装置。
[0013]进一步地，所述酸循环泵、碱循环泵、盐水循环泵均设有侧线出流口。
[0014]进一步地，所述一体式碱沉淀分离装置设有酸进口、碱进口与三氯化铁出口，所述酸进口通过管道与所述酸循环泵侧线出流口连接，所述碱进口通过管道与所述碱循环泵侧线出流口连接。
[0015]进一步地，所述三级萃取装置设有硝基苯进口与苯胺、硝基苯混合液出口、所述pH值调整装置设有盐酸进口。
[0016]进一步地，所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。
[0017]本实用新型的双极膜装置具体工作原理如下(见图2):
[0018]将过滤后废水泵入双极膜装置的盐室，同时在酸、碱室中泵入去离子水，极室加入一定浓度的碱液；将双极膜装置的阴、阳极分别与直流电源的负、正极连接，控制直流电场电流密度与极间电压；酸、碱、盐室溶液分别采用循环泵在相应室内循环，通过换热装置控制各室溶液温度，控制系统中设置温度传感器，在超过设定温度时，加大换热器冷却液流量，以防止过高温度损坏膜组件。
[0019]废水中的氯离子在电场作用下，选择性透过阴离子交换膜到达酸室，与双极膜产生的氢离子结合生成盐酸；废水中的钠离子选择性透过阳离子交换膜到达碱室，与双极膜产生的氢氧根离子结合生成氢氧化钠，从而实现将废水中的氯化钠分别转化为对应的酸与碱，实现了脱盐的目的。
[0020]双极膜装置中的酸室、碱室、盐室中的溶液均采用循环泵单独循环，泵出口侧线出流成品，通过控制不同循环泵的侧线出流量来分别控制脱盐率、酸浓度、碱浓度。
[0021]本实用新型的积极效果在于:通过碱沉淀分离装置、三级萃取装置与双极膜装置的组合，改变了苯胺黑生产过程中高浓度含盐废水的传统处理系统。将废水中的氯化钠重新生成盐酸和氢氧化钠，并回用至前端工序，并采用生产原料硝基苯作为萃取剂，取消反萃取工序，整个过程完全实现了物质的循环回收利用；完全避免了原来蒸馏系统所产生的废渣的二次污染问题；运用本实用新型，可将整个生产80、0%以上的酸、碱循环利用，大大降低了生产酸、碱的消耗量；同时，也降低了盐份对后续污水处理系统的影响。经过本实用新型处理后的含盐废水，氯化钠含量可降低至15?20g/L，基本上满足了污水生化处理系统的基本含盐量要求。与传统蒸馏处理对比，本处理系统无任何二次污染产生，所生成的酸、碱可直接回用至生产过程，且能耗费用小于150元/m3废水。
[0022]【专利附图】
【附图说明】:
[0023]图1是本实用新型的示意图；
[0024]图2是本实用新型的双极膜装置工作原理示意图。
[0025]图中:1、废水忙槽；2.4.6、提升泵；3、一体式碱沉淀分离装置；5、三级萃取装置；
7、pH值调整装置；8、增压泵；9、过滤装置；10、盐水箱；11、盐水循环泵；12、双极膜装置；
13、循环冷却水换热装置；14、碱循环泵；15、碱箱；16、酸箱；17、酸循环泵。
[0026]【具体实施方式】:
[0027]以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
[0028]实施例一，见图1至图2所示:
[0029]一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统与处理系统，包括20m3容积废水贮槽1、提升泵2、4、6、一体式碱沉淀分离装置3、三级萃取装置5、pH值调整装置7、滤芯式精密过滤机9、5m3容积盐水箱10、盐水循环泵11、双极膜装置12、循环冷却水换热装置13、碱循环泵14、5m3容积碱箱15、5m3容积酸箱16、酸循环泵17，所述废水贮槽1、一体式碱沉淀分离装置3、三级萃取装置5、pH值调整装置7、过滤装置9、盐水箱10、双极膜装置12之间通过提升泵2、4、6、增压泵8或盐水循环泵11和管道依次连接，所述双极膜装置12与循环冷却水换热装置13之间通过泵和循环管道连接，所述酸箱16通过酸循环泵17和管道与所述双极膜装置12的酸室连通，所述碱箱15通过碱循环泵14和管道与所述双极膜装置12的碱室连通。
[0030]进一步地，所述双极膜装置12包括阴极、阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室、阳极，各室间通过阴、阳离子交换膜或双极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜；所述双极膜装置中的阴离子交换膜为Selem1n CMV高耐久性膜、阳离子交换膜为Selem1n AHO耐高温耐碱性膜、双极膜为Neosebta BP-1膜，离子交换膜间设有带流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用304不锈钢电极。
[0031]进一步地，所述酸循环泵17、碱循环泵14、盐水循环泵11均设有侧线出流口 ；所述一体式碱沉淀分离装置3设有酸进口、碱进口与三氯化铁出口，所述酸进口通过管道与所述酸循环泵17侧线出流口连接，所述碱进口通过管道与所述碱循环泵14侧线出流口连接。
[0032]进一步地，所述三级萃取装置5设有硝基苯进口与苯胺、硝基苯混合液出口、所述pH值调整装置7设有盐酸进口 ；所述盐水循环泵11出口端设有快装式滤芯过滤器。
[0033]本实用新型的处理过程如下:
[0034]( I)预处理过程:
[0035]I)将单独收集的苯胺黑粗品工段高浓度含盐废水通过提升泵2序批式从废水贮槽I中提升至一体式碱沉淀分离装置3，将后端双极膜装置12产生的氢氧化钠溶液，补充少量片碱调整浓度后投加至一体式碱沉淀分离装置3，将废水中的铁离子以氢氧化铁形式沉淀分离，同时收集上层母液废水。分离出的氢氧化铁沉淀物用后端双极膜装置12产生的盐酸再次溶解，形成三氯化铁，作为催化剂回至苯胺黑生产过程中；
[0036]2)将碱沉淀分离的母液废水通过提升泵4泵入三级萃取装置5，其萃取过程采用硝基苯作为萃取剂，分离出含有苯胺与硝基苯的混合液回用至苯胺黑生产过程；
[0037]3)将萃取后的母液废水通过提升泵6泵入pH值调整装置7，用盐酸调整pH值后，通过增压泵8提升至精度为1.0 μ m的过滤装置9 (滤芯式精密过滤机)，清液自流进入盐水箱10，滤渣收集外运处理。
[0038](2)脱盐处理过程:
[0039]I)将酸箱16与碱箱15分别放入去离子水，极室加入碱液；
[0040]2)开启双极膜装置12，启动酸循环泵17、碱循环泵14、盐水循环泵11 ；
[0041]3)在酸箱16、碱箱15、盐水箱10中相应浓度达到设定值后，分别开启相应循环泵17、14、11的侧线出流。
[0042]在按以上步骤操作的前提下，系统每天运行6小时。运行结束后，采用5.0%氢氧化钠溶液，注入酸、盐室内浸泡清洗30分钟，废液排入盐水箱10。
[0043]使用的苯胺黑生产高浓度含盐废水为:日排放量约为10吨，主要组分为:水89.0%(ff/ff)、氯化钠3.5%(ff/ff)、苯胺6.5%(ff/ff)、三氯化铁1.0%(ff/ff)。在总共60天的运行周期内发现，在原水氯化钠浓度为3.5%(ff/ff)的条件下，通过调整循环泵侧线出水流量，始终能够保证出水氯化钠浓度小于0.35%(ff/ff)，综合电耗约为180kw -h/吨(废水)，考虑回收利用酸、碱、苯胺费用，完全可以抵消电费消耗。回收制取盐酸浓度约为15%,碱浓度约为17%，处理后脱盐水直接进入厂区污水处理系统进行后续处理。整个处理周期内，膜组件无明显变化。
[0044]以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的基本原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
【权利要求】
1.一种苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:包括废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、PH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、一体式碱沉淀分离装置、三级萃取装置、PH值调整装置、过滤装置、盐水箱、双极膜装置通过提升泵、增压泵或盐水循环泵以及连通管道依次连接，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和循环管道连接，所述酸箱通过酸循环泵和管道与所述双极膜装置连通，所述碱箱通过碱循环泵和管道与所述双极膜装置连通。
2.根据权利要求1所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述双极膜装置包括阴极、阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室、阳极，各室间通过阴、阳离子交换膜或双极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。
3.根据权利要求2所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述酸箱通过酸循环泵和管道与所述双极膜装置的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵和管道与所述双极膜装置的碱室连通。
4.根据权利要求2所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述阴、阳离子交换膜间均设有带流道的弹性隔板，阳极为钛涂钌电极，阴极为不锈钢电极。
5.根据权利要求1所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述过滤装置为精度在0.45"!.0 μ m的滤芯过滤装置。
6.根据权利要求1所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述酸循环泵、碱循环泵、盐水循环泵均设有侧线出流口。
7.根据权利要求6所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述一体式碱沉淀分离装置设有酸进口、碱进口与三氯化铁出口，所述酸进口通过管道与所述酸循环泵侧线出流口连接，所述碱进口通过管道与所述碱循环泵侧线出流口连接。
8.根据权利要求1所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述三级萃取装置设有硝基苯进口与苯胺、硝基苯混合液出口、所述PH值调整装置设有盐酸进□。
9.根据权利要求1所述的苯胺黑生产高浓度含盐废水处理系统，其特征在于:所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器。
【文档编号】C02F9/08GK204237653SQ201420605275
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】武广, 董杰 申请人:上海博丹环境工程技术有限公司