一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法
2023-10-07 03:11:59 2
專利名稱：一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法
技術領域：
本發明涉及一種化學處理方法，具體是指一種利用膜技術對一價離子與二價以上、及有機物進行分離的方法。技術背景
在有機化工生產過程中，經常會遇到產品及中間體需要除鹽純化的問題，在無機化工的生產過程中經常會遇到一價離子和多價離子分離的問題，在傳統的工藝中往往利用各物質在水中不同條件下的溶解度不同而進行分離，或者利用化學沉澱法分離。例如在農藥草甘膦的生產過程中會產生草甘膦含量1%、氯化鈉含量15%的水溶液，傳統方法是將水溶液濃縮，利用在高溫下草甘膦溶解度大大增大而氯化鈉溶解度變化不大的原理，將氯化鈉結晶析出，從而達到氯化鈉與草甘膦分離的目的，再比如在氯鹼的生產過程中，氯化鈉溶液中會有硫酸鈉富集，為了保證電解的效率，必須將氯化鈉溶液中的硫酸鈉去除，傳統的方法是將溶液降溫至0度以下，利用硫酸鈉溶解度隨溫度降低而變小、氯化鈉溶解度隨穩定降低變化不大的原理，將硫酸鈉析出達到分離的目的。以上方法的能源消耗大、成本高。
隨著膜技術的發展，納濾技術逐漸成熟，納濾恆容脫鹽技術得到應用。俞三傳等發表於《水處理技術》第26卷第4期的「納濾恆容除鹽過程分析」對納濾恆容技術有詳細的敘述。在納濾恆容除鹽的過程中需加入原液2 5倍的滲濾劑，納濾的透過液中鹽濃度很低，只有原液鹽濃度的1/2 1/5，這部分的透過液中的鹽要利用，必須進行蒸發提濃才可利用。由此可見納濾恆容除鹽需要消耗大量的滲濾劑，同時產水大量的低濃度鹽水，難以處理。正因為如此，大大阻礙了納濾恆容除鹽技術的發展。
反滲透(RO)、正滲透(FO)、減壓滲(PressureRetarded)是幾種不同的處理方法， 在RO過程中，水在外界壓力作用下通過半透膜從高滲透壓側擴散至低滲透壓側溶液中 (Δ π P)；高滲透壓側所保持的壓力可以源源不斷地輸出功，通過能量轉化設備即可獲得電能。以上3個過程都是膜過程，它們的實現都需要2個因素選擇透過性的膜和驅動體系。
正滲透技術主要應用於純水製備尤其是海水淡化領域，同時也應用與新能源領域。高從堦等發表於《水處理技術》第34卷第2期「正滲透水純化和脫鹽新途徑」 一文中對正滲透的應用作了敘述。而利用正滲透技術進行納濾恆容除鹽的研究還沒有報導。
將正滲透技術原理，與納濾恆容除鹽技術相結合可以大大拓展納濾恆容除鹽技術的應用空間。發明內容
本發明針對現有除鹽技術的不足，結合正滲透技術，提出一種全新的納濾恆容除鹽技術；即一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法，其特徵在於包括下述步驟
(1)將被處理料液經納濾膜裝置進行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；
(2)將上述從納濾膜裝置出來的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中高濃縮含鹽液可以排出系統，可以通過另外方式進行再處理，得到固體等物料，而濃縮料液即為本發明需要提純的物質。
作為優選，上述一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法中，被處理料液在進入納濾膜裝置前進行稀釋，將料液中鹽的溶濃度稀釋至鹽在水中飽和濃度的一半。這也是為了更好地在接下來的系統處理過程中有足夠的水份可以應用；
作為優選，上述一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法的步驟 (2)中的納濾濃縮料液再進入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液； 將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進入正滲透膜裝置，其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對二次納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可進一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；即對經過一次處理的被處理料液進行二次處理，可以使被處理料液中分離效果更好，把一價離子與二價離子或有機酸等物質分離；為了實現更好的分離效果，可以再次將濃縮料液進行一次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，或依次進行兩次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，得到濃縮料液和高濃縮含鹽液。在本發明中， 納濾膜裝置與正滲透膜裝置可以看作是一個處理單元，兩者是一個完整處理過程中的兩個分項，所以在本發明中所述的一次處理，是指包括納濾膜裝置與正滲透膜裝置分別處理了一次；對於本發明中所述的兩次處理，即是先進行納濾膜裝置與正滲透膜裝置的一個循環處理，再把濃縮料液進行一次上述循環處理；對於本發明中的納濾膜裝置與正滲透膜裝置， 一般是採用串聯的方式連接，當然可以每個步驟分別實施，而不再進行串聯連接，這樣可以減小固定設備的投資，但操作不方便。由於被處理料液經多次，其中的高濃縮含鹽液中鹽的濃度也不是很高，可以對這些水等溶液進行再利用，所以把高濃縮含鹽液再被輸入到被處理料液進口，與被處理料液混合。而且，此處的第三次、第四次處理過程中，可以把被處理料液作為正滲透膜裝置的驅動液，對濃縮料液進行再濃縮。
作為優選，上述一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法中被處理料液為含有機酸和一價陰離子無機鹽的水溶液，其中有機酸的質量分數為1 25%、 一價陰離子無機鹽的質量分數為3 25% ；或為含有二價或二價以上陰離子的無機鹽和一價陰離子無機鹽的水溶液，其中二價或二價以上陰離子的無機鹽的質量分數為0.5% 15%、一價陰離子無機鹽的質量分數為3 25%。這主要是根據目前納濾膜的現有功能來決定的，同時也是考慮到本發明中實際需要解決的問題而進行的設計。作為更佳選擇，所述的一價陰離子無機鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、硝酸銨、或硝酸鈉，所述的二價或二價以上陰離子的無機鹽為硫酸鈉、磷酸鈉、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸銨、或磷酸鉀。而目前納濾膜裝置所處理的一價陰離子無機鹽為氯化鈉最多，而且效果也最佳。
作為優選，上述一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法中正滲透膜裝置中的膜材質為醋酸纖維素，其結構為平板膜、中空纖維膜、或卷式膜的一種。
通過本發明，可以把濃縮液的濃度不斷提高，直到實現發明人的目的。
有益效果本發明可以在低溫或常溫下進行，可以減少升溫而提供能源，以及操作方便，固定投資較少，而且分離效果、濃縮效果更好。在整個過程中，不再有化學添加劑、二次汙染等問題的出現；所以更環保。
具體實施方式
下面對本發明的實施作具體說明
實施例1
被處理料液為硫酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中硫酸鈉的質量分數為14%，氯化鈉的質量分數為5%。取其中的部分料液，控制壓力3. 5MPa、溫度25°C進入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中濃縮料液中的氯化鈉的質量分數為1%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質量分數為20%。
實施例2
被處理料液為硫酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中硫酸鈉的質量分數為8%，氯化鈉的質量分數為15%。取其中的部分料液，先用水對其進行稀釋至氯化鈉的質量分數為 10%，控制壓力3. OMPa、溫度25°C進入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液，而高濃縮含鹽液排出系統；再把上述濃縮料液進入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液；將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進入正滲透膜裝置，其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對二次納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮，控制壓力3. OMPa、溫度25°C;即可進一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中濃縮料液中的氯化鈉的質量分數為2%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質量分數為15%。
實施例3
把實施例2處理後得到的濃縮料液再進行一次處理，即進入納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，控制壓力3. OMPa、溫度25°C;最終可以得到濃縮料液中氯化鈉的質量分數為 0. 5%。
實施例4
按照實施例2所操作的過程，被處理料液為草甘膦和氯化鈉的混合溶液，其中草甘膦的質量分數為4%，氯化鈉的質量分數為25%，先用水對其進行稀釋至氯化鈉的質量分數為12. 5% ；控制壓力3. 5MPa、溫度25°C，進入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置，正滲透膜裝置中的膜材質為醋酸纖維素，結構為平板膜；經三次處理後，可以得到濃縮料液中的氯化鈉的質量分數為1. 5%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質量分數為20%。
實施例5
按照實施例2所操作的過程，被處理料液為磷酸銨和氯化鉀的混合溶液，其中磷酸銨的質量分數為20%，先用水對其進行稀釋至15% ；氯化鈉的質量分數為 % ；控制壓力 2. OMPa、溫度25°C，正滲透膜裝置中的膜材質為醋酸纖維素，結構為中空纖維膜；經二次處理後，可以得到濃縮料液中的氯化鉀的質量分數為0. 3%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質量分數為13%。
實施例6
按照實施例2所操作的過程，被處理料液為磷酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中磷酸鈉的質量分數為20%，先用水對其進行稀釋至15% ；氯化鈉的質量分數為5% ；控制壓力 l.OMPa、溫度25°C，正滲透膜裝置中的膜材質為醋酸纖維素，結構為中空纖維膜；經二次處理後，可以得到濃縮料液中的氯化鉀的質量分數為0. 4%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質量分數為15%。
權利要求
1.一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法，其特徵在於包括下述步驟(1)將被處理料液經納濾膜裝置進行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；(2)將上述從納濾膜裝置出來的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置， 其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液。
2.根據權利要求1所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於被處理料液在進入納濾膜裝置前進行稀釋，將料液中鹽的溶濃度稀釋至鹽在水中飽和濃度的一半。
3.根據權利要求1所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於將步驟O)中的納濾濃縮料液再進入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液；將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進入正滲透膜裝置， 其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對二次納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮； 即可進一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液。
4.根據權利要求3所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於再將二次濃縮料液再進行一次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，或依次進行兩次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，得到濃縮料液和高濃縮含鹽液；高濃縮含鹽液再被輸入到被處理料液進口，與被處理料液混合。
5.根據權利要求1所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於被處理料液為含有機酸和一價陰離子無機鹽的水溶液，其中有機酸的質量分數為1 25%、一價陰離子無機鹽的質量分數為3 25% ；或為含有二價或二價以上陰離子的無機鹽和一價陰離子無機鹽的水溶液，其中二價或二價以上陰離子的無機鹽的質量分數為0. 5% 15%、一價陰離子無機鹽的質量分數為3 25%。
6.根據權利要求5所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於所述的一價陰離子無機鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、硝酸銨、或硝酸鈉，所述的二價或二價以上陰離子的無機鹽為硫酸鈉、磷酸鈉、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸銨、或磷酸鉀。
7.根據權利要求1、5或6所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法，其特徵在於所述的一價陰離子無機鹽為氯化鈉。
8.根據權利要求1所述的一種用正滲透技術的納濾恆溶除一價陰離子無機鹽的方法， 其特徵在於所述的正滲透膜裝置中的膜材質為醋酸纖維素，其結構為平板膜、中空纖維膜、 或卷式膜的一種。
全文摘要
本發明公開了一種化學處理方法，具體是指一種利用膜技術對一價離子與二價以上、及有機物進行分離的方法。本發明的步驟是先將被處理料液經納濾膜裝置進行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；然後將上述從納濾膜裝置出來的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅動液對納濾含鹽滲濾液進行正滲透濃縮；即可對本發明中物料進行濃縮。本發明的優點是可以在低溫或常溫下進行，可以減少升溫而提供能源，以及操作方便，固定投資較少，而且分離效果、濃縮效果更好。在整個過程中，不再有化學添加劑、二次汙染等問題的出現；所以更環保。本發明可廣泛應用於化工企業。
文檔編號B01D61/02GK102527237SQ20121002892
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者丁國良, 謝柏明, 趙經緯, 邱暉 申請人:杭州天創環境科技股份有限公司