一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法，所述方法包括如下步骤：(1)打浆；(2)酸化1；(3)钙化；(4)酸化2；(5)浓缩。本发明专利技术过程中不产生次生废物，分离效果要求适中，不使用有机药剂，对蒸发浓缩时的比例控制无精确要求，能够得到高纯度的硼酸和氯化钾，实现废液的循环利用。

A Method of Recovering Polarizing Plate Waste Liquor to Prepare Boric Acid and Potassium Chloride

【技术实现步骤摘要】
一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法
本专利技术涉及废水处理
，尤其是涉及一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法。
技术介绍
随着电子产业的迅猛发展，液晶屏幕的使用越来越普遍，以液晶电视为例，仅2017年上半年的液晶电视出口量就达到了4027万台。偏光板是液晶面板的核心部件，主要用于透射和阻断背光模组中发出的光线。有资料显示，2018年国内偏光板市场达到30亿美元以上。偏光板根据不同的材质，分为金属、碘、染料三大类，其中由于较低的成本，由碘分子和聚乙烯醇结合的碘系偏光板的市场占有率最高。在碘系偏光板制备的过程中，需要将聚乙烯醇膜在含碘溶液中进行染色，这种含碘溶液的主要成分是碘单质、碘化钾，通常也会添加硼酸以提高聚乙烯醇膜的硬度。随着染色过程的消耗，使用后的含碘溶液不能再继续使用，需要交给有资质的处置单位进行处理。废弃的含碘溶液的常见处置方法是经过一定的预处理、蒸馏、分离的方式，利用溶解度的差异，最终得到含碘的粗硼酸固体，由于含碘粗硼酸的硼酸纯度较低，一般无经济及再利用价值。因此如何回收、提纯含碘粗硼酸，决定了废弃含碘溶液的处置的工艺及经济可行性。酸化法是最常见的硼酸提纯方法，由于硼酸是弱酸，常使用强有机酸如硫酸、硝酸等与粗硼酸溶液反应，使粗硼酸中的硼酸盐转化成硼酸。酸化法操作简单，但是酸化后产生的含盐滤液有产生量大、处理难度高的特点。含盐滤液主要是由硼酸和无机盐构成，是一种高含盐率的酸性废液。现有最常见的处置该废液的方法是经过蒸馏，得到硼酸和无机盐的混合固体，这种混合固体一般直接进行填埋处置，或者利用两者在有机溶剂中的溶解度不同，进行萃取分离。萃取工艺所要求的设备和药剂相对比较严格，并且使用的有机溶剂对操作人员的身体具有一定伤害。CN107416866A提到的处置偏光板制造废液的方法，主要是利用硼酸和碘化钾的溶解度不同，通过蒸馏浓缩的方法分离硼酸和碘化钾。这种方法虽然能够处置偏光板废液并得到两种产物，但是对分离效果有很高的要求。CN1673079A所述的盐田蒸发浓缩硼酸母液回收硼酸及硫酸镁的制备工艺，主要是利用浮选法，对硼酸和硫酸镁的混合物进行分离，这种方法的分离效果对固体的粒径有一定要求，浮选过程中也会使用有机药剂。CN101659418A所述的一种在含硼的氯化钠氯化钾饱和盐卤溶液中制备硼酸的方法，利用硼酸盐与氯化钠氯化钾溶解度的不同，通过蒸发浓缩的方式分离，但是在最终得到硼酸产品的过程中，需要消耗大量的酸和碱，对精确控制浓缩比例要求较高。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术申请人提供了一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法。本专利技术过程中不产生次生废物，分离效果要求适中，不使用有机药剂，对蒸发浓缩时的比例控制无精确要求，能够得到高纯度的硼酸和氯化钾，实现废液的循环利用。本专利技术的技术方案如下：一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法，所述方法包括如下步骤：(1)打浆：偏光板废液经过蒸馏浓缩，得到含碘粗硼酸和碘产品，将含碘粗硼酸用亚硫酸钾水溶液打浆洗涤，洗涤完毕后离心分离固液两相，该过程进行两次，两次打浆洗涤后得到打浆后硼酸，产生的含碘滤液回到偏光板废液中循环使用；(2)酸化1：将步骤(1)得到的打浆后硼酸，搅拌溶解在水中，调节pH＝3，冷却结晶，将得到的结晶溶液离心分离固液两相，得到成品硼酸和含盐硼酸溶液；(3)钙化：将步骤(2)制得的含盐硼酸溶液加热，加入氢氧化钙粉末搅拌反应1～5h，反应结束后，趁热过滤分离固液两相，得到钙泥和含盐滤液；通过该步骤，溶液中98％的硼酸能够和氯化钾分离，能够使后续氯化钾产品的纯度提高40％。(4)酸化2：在步骤(3)得到的钙泥中边搅拌边加入盐酸溶液进行酸化，至pH＝3，酸化结束后，过滤分离固液两相，得到成品硼酸和氯化钙溶液；(5)浓缩：经步骤(3)得到的含盐滤液进行蒸馏，得到氯化钾粗品，氯化钾粗品加水溶解，过滤去除杂质，得到的滤液进行蒸馏，得到纯度>98％的氯化钾产品。所述偏光板废液为偏光板制造业产生的一种溶液，包括但不仅限于硼酸、四硼酸钾、碘化钾、碘组成的混合水溶液。步骤(1)中所述亚硫酸钾水溶液与含碘粗硼酸的质量比为1:1.5～5；所述的亚硫酸钾水溶液中亚硫酸钾浓度为50g/L，含碘粗硼酸的碘单质与所需亚硫酸钾的摩尔比为1:1。步骤(2)中所述的打浆后硼酸与水的质量比为1:3～6，水的温度为80～90℃。步骤(2)中所述冷却后的温度为10～25℃。步骤(3)中所述加热温度为70～95℃；所述氢氧化钙与含盐硼酸滤液的质量比为1:25。步骤(1)、(5)中所述蒸馏的温度为100℃；蒸馏压强为-0.02～-0.08MPa。步骤(5)中所述水与氯化钾粗品的质量比为2～4:1。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术含盐硼酸溶液中98％的硼酸能够和氯化钾分离；相比萃取法分离硼酸和氯化钾，不使用有机溶剂对环境更加友好；相比于直接蒸发浓缩的方式，后续钾盐的纯度能够提高40％。本专利技术相比于直接蒸发浓缩处置含盐硼酸溶液，不产生任何次生废物。本专利技术打浆步骤必须在酸化步骤前进行，不仅减少酸性条件下碘单质带来的安全风险，也能使硼酸产品纯度提高约5％，同时碘元素进入物料循环中，避免产生次生废物；钙化步骤中产生了大量含硼钙泥，通过该步骤98％的硼元素以纯度>98％硼酸的方式得到回收，而剩余的氯化钙溶液可直接作为产品出售，避免产生次生废物。附图说明图1为本专利技术工艺流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1取2L偏光板废液，100℃、-0.02MPa的条件下蒸馏浓缩，得到含碘粗硼酸，其中质量分数如下，硼酸70％、四硼酸钾27％、碘化钾2.3％、碘0.01％。取200g含碘粗硼酸，共计加入140mL水和1mL50g/LK2SO3的混合溶液重复打浆两次，打浆结束后，过滤分离，检测打浆后粗硼酸不含KI。缓慢将打浆后硼酸加入80℃的600mL水中，搅拌溶解，缓慢加入45mL30％HCl，调节溶液pH＝3，搅拌冷却溶液温度10℃，过滤分离，得到结晶收集烘干，检测得到的产品硼酸纯度99.1％。取560mL酸化后得到的含盐硼酸滤液，加入25gCa(OH)2，开启搅拌，加热溶液至70℃，反应5h，反应完毕后，趁热过滤，分离得到含水钙泥和含盐滤液。取95g含水钙泥，加30mL水搅拌混匀，边搅拌边缓慢加入70mL30％HCl，调节pH＝3，溶液冷却过滤分离，将得到的结晶烘干，得到的产品硼酸检测纯度＝99.3％。得到的滤液CaCl2浓度260g/L。取500mL含盐滤液，在100℃、-0.02MPa的条件下蒸馏浓缩，得到约40g粗品KCl，将KCl粗品溶解在80mL水中，过滤分离得到4g不溶物和若干滤液，将滤液在100℃、-0.02MPa的条件下蒸馏浓缩，得到的结晶烘干，结晶称重35g，KCl含量98.7％。实施例2取2L偏光板废液，100℃、-0.06MPa的条件下蒸馏浓缩，得到含碘粗硼酸，其中质量分数如下，硼酸75％、四硼酸钾23％、碘化钾1％、碘0.01％。取200g含碘粗硼酸，共计加入100mL水和1mL50g/LK2SO3的混合溶液重复打浆两次，打浆结束后，过滤分离，检测打浆后粗硼酸不含KI。缓慢将打浆后硼酸加入85℃的900mL水中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)打浆：偏光板废液经过蒸馏浓缩，得到含碘粗硼酸和碘产品，将含碘粗硼酸用亚硫酸钾水溶液打浆洗涤，洗涤完毕后离心分离固液两相，该过程进行两次，两次打浆洗涤后得到打浆后硼酸，产生的含碘滤液回到偏光板废液中循环使用；(2)酸化1：将步骤(1)得到的打浆后硼酸，搅拌溶解在水中，调节pH＝3，冷却结晶，将得到的结晶溶液离心分离固液两相，得到成品硼酸和含盐硼酸溶液；(3)钙化：将步骤(2)制得的含盐硼酸溶液加热，加入氢氧化钙粉末搅拌反应1～5h，反应结束后，趁热过滤分离固液两相，得到钙泥和含盐滤液；通过该步骤，溶液中98％的硼酸能够和氯化钾分离，能够使后续氯化钾产品的纯度提高40％；(4)酸化2：在步骤(3)得到的钙泥中边搅拌边加入盐酸溶液进行酸化，至pH＝3，酸化结束后，过滤分离固液两相，得到成品硼酸和氯化钙溶液；(5)浓缩：经步骤(3)得到的含盐滤液进行蒸馏，得到氯化钾粗品，氯化钾粗品加水溶解，过滤去除杂质，得到的滤液进行蒸馏，得到纯度>98％的氯化钾产品。

【技术特征摘要】
1.一种偏光板废液回收制备硼酸、氯化钾的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)打浆：偏光板废液经过蒸馏浓缩，得到含碘粗硼酸和碘产品，将含碘粗硼酸用亚硫酸钾水溶液打浆洗涤，洗涤完毕后离心分离固液两相，该过程进行两次，两次打浆洗涤后得到打浆后硼酸，产生的含碘滤液回到偏光板废液中循环使用；(2)酸化1：将步骤(1)得到的打浆后硼酸，搅拌溶解在水中，调节pH＝3，冷却结晶，将得到的结晶溶液离心分离固液两相，得到成品硼酸和含盐硼酸溶液；(3)钙化：将步骤(2)制得的含盐硼酸溶液加热，加入氢氧化钙粉末搅拌反应1～5h，反应结束后，趁热过滤分离固液两相，得到钙泥和含盐滤液；通过该步骤，溶液中98％的硼酸能够和氯化钾分离，能够使后续氯化钾产品的纯度提高40％；(4)酸化2：在步骤(3)得到的钙泥中边搅拌边加入盐酸溶液进行酸化，至pH＝3，酸化结束后，过滤分离固液两相，得到成品硼酸和氯化钙溶液；(5)浓缩：经步骤(3)得到的含盐滤液进行蒸馏，得到氯化钾粗品，氯化钾粗品加水溶解，过滤去除杂质，得到的滤液进行蒸馏，得到纯度>...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍元东，虞恺，
申请(专利权)人：无锡中天固废处置有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32