一种工业水脱氯方法技术

本发明专利技术涉及一种工业水脱氯方法，具体实施如下，准备一电解槽，并在电解槽的阳极和阴极之间，利用两组对氯离子选择性透过的阴离子交换膜构建出相互独立且沿阳极指向阴极的方向依次分布的阳极室、中间室和阴极室；在中间室内注入需处理的工业水，并在阴极室加入不含氯离子溶液，阳极室中加入氯化钠饱和酸性溶液或含除氯剂悬浮液；向电解槽的阴、阳持续加载电压，带氯离子浓度达到处理要求，撤除加载电压，工业水脱氯完成。上述方法，基于电解槽和对氯离子具有选择透过性的阴离子交换膜形成特有的除氯用中间室，使得工业废水在脱除氯离子的同时，最大程度保留其中可回收利用的离子，提高了脱氯过程的选择性，降低了脱氯成本，提高了资源回收利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种工业水脱氯方法
本专利技术涉及水脱氯净化领域，具体涉及一种工业水脱氯方法。
技术介绍
在化工、湿法冶金等行业的生产过程中，往往会产出氯离子含量较高的废水。这些含氯较多的废水，一方面影响到水资源的循环利用以及废水中其他资源的回收利用，造成了资源的浪费，提高了工业生产的运行成本；另一方面，还会对生产设备及管道等造成相当大的腐蚀损害，降低了设备和管道的使用寿命。就现有技术而言，常选用反渗透(制纯水)、离子交换，或者沉淀法进行水溶液中的氯离子进行脱除以降低氯离子的含量。但是，反渗透或类似的膜处理技术是通过膜分离原理将溶液中的杂质全部除去，难以针对某一特定离子进行选择性脱除；离子交换法，受限于离子交换树脂的特性，1)饱和容量低，再生频繁，每次再生仍然会产生大量待二次处理的废水，2)对某些溶液中的氯离子缺乏足够的选择性，脱除效率低；沉淀法，则由于氯离子的大部分化合物易溶于水，故可用于沉淀氯离子的试剂只有铜离子、铋化合物及阴离子等有限的几种，这些试剂价格较高，造成脱氯成本高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种工业水脱氯方法，根据工业水脱氯的工况特点，设计了一种对氯离子的脱除具有高选择性的工业水脱氯用方法，解决了现有工业水脱氯技术选择性不高、资源浪费严重、脱氯成本过高的问题。本专利技术采用的技术方案如下：工业废水中，除水分子外，还含有各种类型的阴、阳离子。例如，电解锌行业，其在生产过程中，产生大量富含硫酸根、氯离子和锌离子等阴、阳离子的废硫酸。常规的废水处理手段，多采用中和排放，或通过其他手段进行净化(一般为反渗透法)，这种情况下，各类耗材(如碱液、离子交换树脂或反渗透膜等)、能源消耗等处理成本，加上由于处理手段选择性较低或后处理复杂等因素造成的酸、锌损失，共计约200元/m3，这给电解制锌生产带来了极大的成本负担，同时，也造成了极大的资源浪费。除上述的电解锌行业外，其他产含氯废水的行业，也存在这类似的问题。本技术方案针对现有技术中存在的各种不足，利用溶液中阴阳离子在电场作用下会发生分离和定向迁移的特性，提出“电场+阴离子交换膜”耦合的方法，来进行工业废水的脱氯；同时，辅以氯离子浓度的监控和电场强度的实时调整，来提高电能的利用效率。注意，此处所指含氯的工业废水仅含有无机盐，而非有机盐，即本技术方案的使用范围为由各类无机盐组成的含氯工业废水。本技术方案所涉及的工业水除氯方法，概括地讲为：准备一电解槽，并在电解槽的阳极和阴极之间，利用两组对氯离子选择性透过的阴离子交换膜构建出相互独立的且沿阳极指向阴极的方向依次分布的阳极室、中间室和阴极室；在中间室内注入需处理的工业水，并在阴极室加入不含氯离子溶液，阳极室中加入氯化钠饱和酸性溶液或含除氯剂悬浮液；向电解槽的阴、阳持续加载电压，带氯离子浓度达到处理要求，撤除加载电压，工业水脱氯完成。总体来说，本方法中，阳极和所述阴极之间加载的电压值为1.9～7V，待处理的工业水中氯离子浓度为0.3～120g/L具体方案如下：利用两张阴离子交换膜自电解槽的集电极+(阳极)向电解槽的集电极-(阴极)将电解槽分隔为相互独立且依次排列的阳极室、中间室和阴极室。其中，阳极室用于灌充氯化钠酸性饱和溶液(用于一般工业水的脱氯工况)或含有脱氯剂5～22％的悬浊液(用于硫酸体系工业水的脱氯工况，即该工业水为含有硫酸及其盐的水溶液)；中间室用于灌充待脱氯处理的工业废水；阴极室用于灌充脱氯后的水溶液，即工业水经脱氯后在脱氯过程中循环复用。此外，本技术方案中，还使用馈电极对中间室内的被处理的工业水中的氯离子浓度进行实时监测，以便于知晓中间室中氯离子浓度，并根据氯离子的浓度对电解槽两块集电极之间的加载电压(有直流电源提供)的大小进行调节。根据上述方案，本处理方法根据工况不同可以分为两种不同的实施方式，即一般工业水工况(即水溶液中不含有硫酸根离子)和硫酸体系工业水工况(即水溶液中含有硫酸根离子)。以下对两种工况的处理方式进行展开说明：一般工业水工况将待处理的含氯工业废水加入到中间室中，并在阳极室和阴极室中分别注满氯化钠酸性饱和溶液和脱氯后的水溶液。然后将电解槽的阳极与电源的正极相连接，将电解槽的阴极与电源的负极相连接。然后根据待处理工业废水含有氯离子的浓度，调节电解槽两个电极板之间的电压，使得待处理量工业废水在已加载电压的两块极板之间所形成电场的作用下，其中的阴离子开始朝电解槽的阳极运动，阳离子则向电解槽的阴极运动。由于待处理工业废水的两侧均设置有选择性透过氯离子的阴离子交换膜，因此，在电解槽内被分隔出的三个腔室之间，仅有氯离子能够形成由电解槽阴极板指向电解槽阳极板的单向离子流，从而实现了被处理工业废水中的氯离子穿过靠电解槽阳极一侧的离子交换膜向阳极室中富集的目的。需要注意的是，由于氯离子相阳极室的富集会提高阳极室中氯离子的浓度，从而增大阳极室与中间室之间的由氯离子浓度差所形成的反向渗透压，并对氯离子在电场作用下的迁移运动形成对抗，并最终形成平衡，造成中间室内氯离子浓度的降低存在阈值；但是，本技术方案中，阳极室中使用的是氯化钠酸性饱和溶液，自中间室穿透阴离子交换膜而来的氯离子还进一步提高阳极室中的氯离子浓度，氯离子浓度高且处于酸性条件下，电解槽阳极板上的电解阳极反应，以氯离子氧化生成氯气排出为优势反应；随着电解槽阳极板上的氯离子氧化反应的不断进行，阳极室中的氯离子浓度降低，与中间室之间形成的浓度差始终不足以构成与电场作用力之间的对抗平衡，因此，本技术方案能够实现中间室内被处理工业水中氯离子含量的持续降低，直至满足要求。作为电解反应平衡，电解槽阴极以溶液中氢离子还原生成氢气为优势反应，从而使得整个电解槽内形成电解氯化氢生成氯气和氢气为完整电解反应，以保证阳极室中的氯离子不断去除和中间室内氯离子不断向阳极室中汇集。区别与传统的工业水脱氯手段，本技术方案下，采用两道对氯离子具有选择透过性的阴离子交换膜，从而使得除氯离子外的其他离子能够保留在处理后的工业水中，从而避免了如采用反渗法时将所有离子全部脱除所造成的严重资源浪费；采用“电场+阴离子交换膜”的方法，模拟了电渗析过程，阴离子交换膜仅作为氯离子透过通道，本身不存在如离子交换树脂一样通过吸附实现氯离子脱除后所需要的再生以及再生液二次处理的过程，因此，耗材需求少，二次污染低，工艺处理过程简单；同时，所采用的离子阴离子交换膜和电解槽电极均可以反复使用，相对于采用一次性沉淀剂进行脱氯处理而言，成本更低，且无沉淀物产出，无二次处理，过程更为环保，同时，产出的氢气和氯气能够实现资源复用，避免了资源的浪费。虽然本技术方案在基本原理上利用了与电渗析类同的电场驱动阴、阳离子达到离子分离的目的，但其实质上是有区别的。本技术方案中，重点在于工业水中氯离子的快速高效脱除，电解槽中所设置的离子交换膜均为阴离子交换膜，而非如电渗析工艺中为提高提纯率所设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜相互交替组合。后者在进行电渗析的过程中，耗时过长，且电流效率低，能耗高，除氯成本高，并不适用于本专利技术中工业水直接除氯的工况环境。而本技术方案中，两组阴离子交换膜的使用，即保证了氯离子在电场的作用下形成单向流动，实现氯离子脱除，同时，将被处理工业水中的其他离子截留在工业水中，从而减少资源的浪费，处理目的明确，处理工艺简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业水脱氯方法，其特征在于：准备一电解槽，并在电解槽的阳极和阴极之间，利用两组对氯离子选择性透过的阴离子交换膜构建出相互独立的且沿阳极指向阴极的方向依次分布的阳极室、中间室和阴极室；在中间室内注入需处理的工业水，并在阴极室加入不含氯离子溶液，阳极室中加入氯化钠饱和酸性溶液或含除氯剂悬浮液；向电解槽的阴、阳持续加载电压，带氯离子浓度达到处理要求，撤除加载电压，工业水脱氯完成。

【技术特征摘要】
1.一种工业水脱氯方法，其特征在于：准备一电解槽，并在电解槽的阳极和阴极之间，利用两组对氯离子选择性透过的阴离子交换膜构建出相互独立的且沿阳极指向阴极的方向依次分布的阳极室、中间室和阴极室；在中间室内注入需处理的工业水，并在阴极室加入不含氯离子溶液，阳极室中加入氯化钠饱和酸性溶液或含除氯剂悬浮液；向电解槽的阴、阳持续加载电压，带氯离子浓度达到处理要求，撤除加载电压，工业水脱氯完成。2.根据权利要求1所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述阴离子交换膜为AHA-Cl型阴离子交换膜、AMX-Cl型阴离子交换膜、MBR-Cl型阴离子交换膜中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述工业水中含有硫酸根时，阳极室中加入含除氯剂悬浮液，该含除氯剂悬浮液包括除氯剂、表面活性剂和水，且除氯剂与水的质量比为1∶(10～40)，表面活性剂的质量为水的质量的0.01％～0.05％。4.根据权利要求3所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述除氯剂包括铅化合物和银化合物，且所述除氯剂中，铅含量≥27.5wt％，0≤银含量≤1.3％；所述除氯剂呈粉末状且粒径为60～625目。5.根据权利要求1所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述工业水中不含硫酸根时，阳极室中加入氯化钠饱和酸性溶液；所述氯化钠饱和酸性溶液的pH＝0～3.5。6.根据权利要求1所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述阳极为金属钛基底的DSA涂层电极；所述阴极为为发黑处理的镀镍铜板。7.根据权利要求1所述的一种工业水脱氯方法，其特征在于：所述阳极和所述阴极之间加载的电压值为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：申鸿志，
申请(专利权)人：白银原点科技有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62