磷酸废液的回收方法技术

本发明专利技术是一种低浓度磷酸废液的处理回收方法。该方法包括：含有磷酸的废液，首先经过过滤除去固体杂质，而后用阴离子交换树脂进行离子交换将磷酸根离子附着于树脂上，从而将磷酸从废液中分离。接着使用氯化钠或者碳酸钠等钠盐或者铵盐溶液对离子交换树脂进行洗脱，将磷酸根离子置换，生成浓度较高的磷酸的钠盐或者铵盐的水溶液。而后将该水溶液采用阳离子交换树脂进行离子交换处理，将钠或者氨离子置换为氢离子，生成浓度较高的磷酸水溶液。最后磷酸水溶液采用真空蒸发除去水分，得到纯净的磷酸循环使用。本方法适用于含有其它可溶解杂质较少的磷酸废液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工分离
，特别涉及一种低浓度磷酸废液的处理和回收方法。技术背景磷酸，包括多聚磷酸，是较为常见的溶剂。在使用磷酸的过程中会产生含有磷酸的 废液。特别是在PBO纤维的生产过程中会产生大量的低浓度磷酸废液。PBO纤维又称亚苯基苯并双噁唑纤维，苯撑苯并二噁唑纤维。PBO纤维产品的强 度可以达到5.8GPa，模量180GPa;耐热温度达到600。C，极限氧指数68，在火焰中不 燃烧、不收縮，耐热性和难燃性高于其它任何一种有机纤维。主要用于耐热产业纺织品 和纤维增强材料。PBO纤维的制备分为复合盐制备、聚合物合成、纺丝三个阶段。复合 盐由单体盐、对苯二甲酸、添加剂制成。单体盐为二氨基间苯二酚盐酸盐。复合盐和多 聚磷酸、五氧化二磷混合，在搅拌加热的状态下进行縮聚，缩聚完成后的聚合物进入双 螺杆挤出机挤出，在喷头进行一次拉伸成型。而后经过洗涤，除去纤维中的磷酸，经干 燥后巻绕成型。在PBO纤维的生产过程中，洗脱磷酸会产生大量的磷酸浓度很低的废液。处理并 回收废液中的磷酸，不仅可以有效地降低磷酸消耗，降低成本，而且有助于环境保护。此外对于其它使用大量使用磷酸，并产生磷酸废液的生产过程，也需要对磷酸废液 进行回收利用。磷酸废液的回收一般采用化学沉淀法或者生物方法除去。化学方法最终产物为磷酸 钙等磷酸盐，磷酸不能直接回收利用。而生物方法生产周期长，并且同样也存在磷酸不 能直接回收利用的不足之处。除了化学沉淀法和生物法以外，磷酸废液还可以采用蒸发等汽化方法除去水分进行 回收利用。但是对于浓度很稀的磷酸水溶液，水分的蒸发量很大，因而能源消耗大，成 本较高。如果采用减压蒸发，由于操作环境的压力降低，促使物料的沸点降低，可以采用较低的操作温度，从而减少能源消耗。但是对于浓度较低的磷酸废液，即使采 用减压蒸馏，仍然需要大量汽化水分，能源消耗仍然较大。离子交换是一种能源消耗较低的新型分离方法，特别适用于浓度较低的情况。与传统的化学沉淀、生物和蒸发方法相比，离子交换法，具有成本低，操作简单， 被分离的磷酸可以回收再利用的优点。并且离子交换树脂容易再生，可以重复使用。离子交换树脂是一种在交联聚合物结构中含有离子交换基团的功能高分子材料。 离子交换树脂不溶于酸、碱溶液、水以及各种有机溶剂，为不熔融的多孔性固体。每 个树脂颗粒都由交联的具有三维空间立体结构的网络骨架构成，在骨架上连接着许多 较为活泼的功能基。这种功能基能离解出离子，可以与周围离子进行交换。离子交换 树脂的单元结构由三部分组成不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能性 基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。按交联聚合物的不同，离子交换树脂可以分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环 氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等。按照形态，可以分为凝胶型和大孔型。按 照官能团的性质又可以分为强酸、弱酸、强碱、弱碱、螯合、酸碱两性和氧化还原型 等七类。离子交换反应是可逆的，因此离子交换树脂可以通过交换和再生反复利用。弱碱 性阴离子交换树脂只能在酸性或者中性溶液中发生离子交换，可以使用碳酸钠和氨水 进行再生；强碱性阴离子交换树脂在酸性、碱性和中性条件下进行离子交换反应，使 用强碱进行再生。弱酸性阳离子交换树脂只能在碱性、中性或者弱酸性溶液中进行离 子交换；强酸性阳离子交换树脂可以在酸性和碱性溶液中均可以进行离子交换。离子 交换采用的设备主要有搅拌槽、固定床和移动床三种。日本NipponGosei公司(立邦公司)在日本专利JP07155607中提出了一种回收磷 酸的方法废磷酸催化剂进入萃取塔，在搅拌的条件下将磷酸萃取分离，然后过滤， 再使用强酸性离子交换树脂除去金属离子。将回收并纯化的磷酸用于水合反应。日本神钢环境舒立净公司申请的中国专利CN200510090241中提出了一种处理和回收含磷酸废水的处理方法。该方法的过程为在呈酸性的状态下，废液与阴离子交 换树脂接触，使废液中的硝酸离子、碘离子等其它离子进行离子交换，然后再次与阴 离子交换树脂进行接触，使磷酸离子与阴离子交换树脂进行离子交换，回收磷酸离子。
技术实现思路
本专利技术涉及的工艺方法适合处理和回收低浓度磷酸废液，废液不含有影响循环使 用的除磷酸和水以外的其它可溶性杂质。现有的回收磷酸的方法主要为化学沉淀法和生物方法。两种方法都无法直接获得 纯净的磷酸。采用蒸发等方法可以除去磷酸废液中的水分，从而获得较为纯净的磷酸。 但是对于磷酸浓度很低的废液，这种方法需要耗费大量的能源用以汽化水分，成本较 高。本专利技术首先采用两步离子交换的方法，对浓度很低的磷酸废液进行浓縮，而后进 行减压蒸发，不仅可以大大降低能源消耗，而且在阳离子交换过程中可以除去废液中 的其它阳离子杂质，从而获得较为纯净的磷酸。本专利技术适合于PBO纤维生产过程中的 磷酸废液的处理和回收，同时也适合于其它磷酸浓度较低，并且不含其它影响循环使 用的磷酸废液的处理回收。含有磷酸废液除了含有磷酸和水以外，通常会含有少量的固体不溶解物。固体颗 粒在离子交换树脂中沉积会导致孔道堵塞，因此必须将固体颗粒除去。废液中固体颗 粒可以通过过滤器过滤除去。过滤器可以采用滤布，也可以采用金属制滤芯。为保证 过滤效果，滤芯或者滤布一般应该不小于50目。为保证过滤器的使用寿命，减少腐蚀 损耗，过滤器与废液接触部分应采用耐腐蚀材料。过滤处理后的废液，首先进入阴离子交换过程进行离子交换，磷酸根离子吸附于 阴离子交换树脂上；水分不与之吸附而与之分离，排出，经过进一步净化可以循环处 理。该部分的离子交换树脂采用阴离子交换树脂，为保证传质效率，树脂颗粒不宜过 大；考虑到流动阻力，树脂颗粒不宜过小。 一般不小于50目。由于磷酸浓度很低，一 般情况下磷酸废液为弱酸性，可以采用弱碱性阴离子交换树脂，也可以釆用强碱性阴 离子交换树脂。为再生方便，最好釆用弱碱性阴离子交换树脂。如磷酸废液中含有较 强的阳离子致使磷酸废液呈碱性，应采用强碱性阴离子交换树脂进行处理。经过阴离子交换树脂处理后的废液，主要含有水，经过处理可以循环使用。阴离 子交换树脂使用一段时间后，需要进行再生处理。对于弱碱性阴离子交换树脂可以釆 用碳酸钠或者氨水溶液进行再生处理，将树脂上的磷酸洗脱下来。洗脱液中含有钠离 子或者铵离子。为得到纯净的磷酸，该洗脱液需要除去其中的钠离子或者铵离子。为 此该洗脱液进入阳离子交换树脂进行处理，除去溶液中的钠离子或者铵离子，树脂上 的氢离子进入溶液中，形成浓度较高的磷酸溶液。该磷酸溶液最后进入真空蒸发器中进行蒸发除去水分，最后得到较为纯净的磷 酸。根据需要还可以进一步加热，以生成多聚磷酸等产品。对于阴离子交换过程，可以采用强碱性阴离子交换树脂，在这种情况下，需要采 用强碱进行再生处理，可以采用氢氧化钠溶液进行处理，这种再生溶液即为磷酸的钠 盐水溶液，溶液中的钠离子可以在阳离子交换过程中被除去。采用弱碱性阴离子交换 树脂时，应避免采用碳酸钠等溶液进行再生，以防止碳酸根等阴离子进入溶液影响回 收磷酸的纯度。采用弱碱性阴离子交换树脂吸附磷酸根离子时，可以采用氨水进行再 生，此时生成的洗脱液为磷酸铵溶液。经过两步离子交换处理后的废液转换为浓度较高的磷酸溶液。初始的废液磷酸浓 度越低，浓縮的比例越高。因此本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低浓度磷酸废液的处理回收方法，其特征在于：含有磷酸的废液，首先经过过滤除去固体杂质，而后用阴离子交换树脂进行离子交换将磷酸根离子附着于树脂上，接着用含有钠盐、或者铵盐、或者氢氧化钠、或者氨水的水溶液将磷酸根离子从树脂上洗脱，产生浓度较高的磷酸的钠盐或者铵盐水溶液，该水溶液采用阳离子交换树脂除去钠离子或者铵离子，接着采用减压蒸发除去水溶液中的水分，得到纯净的磷酸循环使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晔东，
申请(专利权)人：北京特斯顿新材料技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]