一种废水的处理方法和一种分子筛的制备方法以及一种分子筛制备系统的制作方法_2

文档序号:9778344阅读:来源:国知局
包括合成 单元、晶化单元、分离洗涤单元以及废水处理单元,
[0056] 所述合成单元用于将原料与水接触反应,所述原料含有硅源、季铵碱以及可选的 钛源;
[0057] 所述晶化单元用于将合成步骤得到的反应混合物进行晶化;
[0058] 所述分离洗涤单元用于将晶化步骤得到的混合物进行固液分离,得到固相和晶化 母液,并对所述固相进行洗涤,得到分子筛和洗涤废水;
[0059] 所述废水处理单元用于将废水进行电渗析,得到含有季铵根离子的碱液以及季铵 根离子含量降低的淡化水,所述废水为所述晶化母液、所述洗涤废水或者所述晶化母液和 所述洗涤废水的混合液,其中,所述电渗析在至少一个电渗析器中进行,所述电渗析器的膜 堆具有至少一个膜单元,至少部分膜单元中的膜包括阳离子交换膜,所述阳离子交换膜为 苯乙烯型均相阳离子交换膜。
[0060] 本发明采用电渗析对含有季铵根离子的废水进行处理,并且采用苯乙烯型均相阳 离子交换膜,能有效地降低废水中的季铵根离子(特别是四丙基季铵根离子)含量,而且还 能得到富集了季铵根离子的浓液,在实现降低废水的季铵根离子含量,进而降低废水的COD 值的同时,回收含有季铵根离子的浓液。米用本发明的方法对含季铵根离子的分子筛生产 过程废水进行处理,回收的含有季铵根离子的浓液和淡化水可以循环使用,整个过程基本 不产生外排废水和固体废料,实现了资源的有效再利用。
【附图说明】
[0061] 附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。
[0062] 图1为制备分子筛的一种典型工艺流程。
[0063] 图2为采用两室普通电渗析对废水进行处理的一种实施方式。
[0064] 图3为采用两室双极膜电渗析对废水进行处理的一种实施方式。
[0065] 图4为采用三室双极膜电渗析对废水进行处理的一种实施方式。
[0066] 图5为采用普通电渗析-双极膜电渗析对废水进行处理的一种实施方式。
[0067] 图6用于说明根据本发明的分子筛制备方法和分子筛制备系统。
[0068] 附图标记说明
[0069] 1 :阳离子交换膜 2 :阴离子交换膜
[0070] 3 :双极膜
【具体实施方式】
[0071] 根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种废水的处理方法,所述废水含有季 铵根离子。所述季铵根离子是指MV中的四个氢被有机基团取代而形成的离子。一般地, 所述季铵根离子可以为式I所示的季铵根离子,
[0072]
[0073] 式I中,&、R2、RjPR4各自可以为C 1-C5的烷基或者C6-C12的芳基。所述C「(: 5的 烷基包括C1-C5的直链烷基和C 3_C5的支链烷基,其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙 基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基和新戊基。所述C 6-C12的芳基 的具体实例可以包括但不限于:苯基、萘基、4-甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-乙基 苯基、2-乙基苯基和3-乙基苯基。
[0074] 优选地,所述季铵根离子为四甲基铵离子、四乙基铵离子、四丙基铵离子和四丁基 铵离子。作为一个优选实例,所述季铵根离子为四丙基铵离子。
[0075] 所述季铵根离子可以来源于季铵碱和/或季铵盐。所述季铵盐的阴离子可以为常 见的能与季铵根离子形成水溶性盐的阴离子,如卤素离子,优选为氯离子或溴离子。
[0076] 所述废水可以为各种来源的含有季铵根离子的废水。优选地,所述废水为采用季 铵碱作为模板剂的分子筛制备过程废水,如采用导向剂的水热晶化法制备分子筛的过程中 产生的废水。具体地,所述废水可以为采用季铵碱的分子筛制备过程的晶化母液、采用季铵 碱的分子筛制备过程的洗涤废水或者所述晶化母液和所述洗涤废水的混合液。
[0077] 所述季铵碱可以为适于作为分子筛的结构导向剂的季铵碱。具体地,所述季铵碱 选自式π所示的化合物,
[0078]
[0079] 式II中,&、R2、私和R4各自可以为C ^C5的烷基或者C6-C12的芳基。所述C「C5 的烷基包括C1-C5的直链烷基和C3-C5的支链烷基,其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙 基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基和新戊基。所述C6-C12的芳基 的具体实例可以包括但不限于:苯基、萘基、4-甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-乙基 苯基、2-乙基苯基和3-乙基苯基。
[0080] 优选地,所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁 基氢氧化铵。作为一个优选实例,所述季铵碱为四丙基氢氧化铵。
[0081] 所述分子筛可以为常见的各种以季铵碱作为模板剂通过水热合成法制备的分子 筛,如钛娃分子筛、BETA分子筛、SSZ-13分子筛和Silicate-I中的至少一种。所述钛娃分子 筛是钛原子取代晶格骨架中一部分娃原子的一类沸石的总称,可以为MFI结构的钛娃分子 筛(如TS-1)、MEL结构的钛硅分子筛(如TS-2)、BEA结构的钛硅分子筛(如Ti-Beta) 结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-22)、六方结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-41、Ti-SBA-15)、 MOR结构的钛硅分子筛(如Ti-M0R)、TUN结构的钛硅分子筛(如Ti-TUN)和其它结构的钛 娃分子筛(如Ti-ZSM-48)中的一种或两种以上。
[0082] 作为一个优选实例,所述分子筛为钛娃分子筛,优选为钛娃分子筛TS-I和/或空 心钛娃分子筛。所述空心钛娃分子筛为MFI结构的钛娃分子筛,该钛娃分子筛的晶粒为空 心结构,该空心结构的空腔部分的径向长度为5-300纳米,且该钛硅分子筛在25°C、P/P。= 0. 10、吸附时间为1小时的条件下测得的苯吸附量为至少70毫克/克,该钛硅分子筛的低 温氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。所述空心钛硅分子筛可以商购得到 (例如商购自湖南建长石化股份有限公司的牌号为HTS的分子筛),也可以根据CNl 132699C 中公开的方法制备得到。
[0083] 所述废水中季铵根离子的含量没有特别限定,随废水的来源而定。一般地,所述废 水中季铵根离子的浓度可以在l〇〇〇mg/L以上,如2000mg/L以上,甚至可以为10000mg/L以 上,如15000mg/L以上。所述废水中季铵根离子的最高含量没有特别限定。所述废水中季 铵根离子的浓度通常可以为35000mg/L以下,如30000mg/L以下。
[0084] 根据本发明的废水处理方法,包括将废水进行电渗析,从而得到季铵根离子含量 降低的淡化水以及含有季铵根离子的浓缩液。
[0085] 所述电渗析在至少一个电渗析器中进行,所述电渗析器的膜堆具有至少一个膜单 元,至少部分膜单元包括阳离子交换膜,所述阳离子交换膜为均相阳离子交换膜。与非均相 阳离子交换膜相比,均相阳离子交换膜具有更好的电化学性能,因此能获得更好的电渗析 效果。
[0086] 根据本发明的废水处理方法,所述阳离子交换膜为苯乙烯型均相阳离子交换膜。 本发明的发明人在研究过程中发现,在采用均相阳离子交换膜进行电渗析时,与诸如Na+的 无机离子不同,季铵根离子的迀移速度与均相阳离子交换膜的材质密切相关,采用聚醚醚 酮均相阳离子交换膜、全氟乙烯磺酸均相阳离子交换膜或者聚砜均相阳离子交换膜进行电 渗析,即使给膜单元施加较高的电压,也无法获得良好的电渗析效果,得到的淡化水中季铵 根离子的含量仍然较高;但是,采用苯乙烯型均相阳离子交换膜,则能获得很好的电渗析效 果,季铵根离子富集在浓缩液(碱液)中,得到的淡化水中季铵根离子的含量明显降低。
[0087] 根据本发明的方法,通过选择材质为苯乙烯型均相阳离子交换膜实现季铵根离子 的有效分离,对于苯乙烯型均相阳离子交换膜的离子交换容量没有特别限定,可以为常规 选择,例如可以为l-3meq/g干膜,优选为I. 5-3meq/g干膜,更优选为I. 8-2. 6meq/g干膜, 如2-2. 6meq/g干膜。根据本发明的方法,所述苯乙烯型阳离子交换膜的膜面电阻可以为 1-15 Ω ?cm2,优选为2-12 Ω · cm2。根据本发明的方法,从进一步提高电渗析效果的角度出 发,所述苯乙烯型均相阳离子交换膜的膜面电阻更优选为4-9 Ω · cm2。
[0088] 根据本发明的废水处理方法,所述膜单元的组装形式可以为常规选择。以下结合 图2至图5进行示例性说明,但是本领域技术人员可以理解的是,所述膜单元的组装形式并 不局限于图2至图5示出的实例,还可以采用其它的组装形式。本发明中,将至少一个膜单 元采用双极膜的电渗析称为双极膜电渗析,将膜单元均不采用双极膜的电渗析称为普通电 渗析,将普通电渗析和双极膜电渗析统称为电渗析。还需要说明的是,图2至图5中的"…" 表示在电渗析器的正极和负极之间设置有多个膜单元,这些膜单元具有与图中示出的结构 相同的膜单元结构,因而未被示出。
[0089] 在本发明的第一种实施方式中,所述电渗析为按以下方式进行的普通电渗析。如 图2所示,所述膜单元中的膜为阳离子交换膜1和阴离子交换膜2,阳离子交换膜1和阴离 子交换膜2将所述膜单元的内部空间分隔成料液室和浓缩室。在进行电渗析时,废水进入 料液室,水(可以为去离子水和/或电渗析得到的淡化水)进入浓缩室中,在电场的作用 下,废水中的季铵根离子以及其它阳离子透过阳离子交换膜1进入浓缩室中,从而得到季 铵根离子含量降低的淡化水,同时得到富集了季铵根离子的浓缩液。
[0090] 在第一种实施方式中,采用上述普通电渗析的普通电渗析器的数量可以根据处理 量以及淡化水的质量指标进行选择,没有特别限定。一般地,所述普通电渗析器的数量可以 为一个或多个。在所述普通电渗析器的数量为多个时,多个普通电渗析器可以串联连接,也 可以并联连接,还可以为串联和并联的组合。
[0091] 本发明中,串联连接是指多个电渗析器以首尾相接的方式连接在一起构成流体的 流动路线,位于上游的电渗析器输出的淡化水接着进入下游与其直接相接的电渗析器中继 续进行电渗析,从而实现多级电渗析。本发明中,并联连接是指多个电渗析器的进水来源相 同,构成相互之间没有物流联系但具有相同来源的支流的形式,从而实现多机并行处理,提 高装置的处理量。本发明中,串联和并联组合使用,是指将多个电渗析器组合使用时,将并 联与串联混用,作为串联和并联组合使用的一个实例,可以设置多组电渗析器,每组之间为 并联连接,每组内为串联连接,这样既能实现多级电渗析,又能获得较高的处理量。
[0092] 在第二种实施方式中,所述电渗析为双极膜电渗析。所述双极膜电渗析可以采用 常规方法进行。具体地,所述双极膜电渗析为采用以下方式之一进行的双极膜电渗析器。
[0093] 方式2-1 :如图3所示,所述膜单元中的膜为双极膜3和阳离子交换膜
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