一种双极膜产酸制备除氟剂的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种双极膜产酸制备除氟剂的装置。双极膜，用于对含有无机盐的溶液进行电解处理；酸液罐，连接于双极膜的产酸室；第一反应罐、连接于酸液罐；第一铁粉加入口和第一氧化剂加入口，分别连接于酸液罐；第二反应罐，连接于酸液罐；铝粉加入口，连接于酸液罐；第三反应罐，连接于酸液罐；第二铁粉加入口、铝酸钙加入口、第二氧化剂加入口，分别连接于连接于酸液罐；混合罐，与第一反应罐、第二反应罐和第三反应罐相连接；并且在混合罐上还连接有多乙烯多胺储罐。本实用新型专利技术通过双极膜所产盐酸制备了氯化铁、氯化铝和聚合氯化铝铁溶液，将其混合并加入二乙烯三胺五乙酸盐得到了高效除氟剂。

【技术实现步骤摘要】
一种双极膜产酸制备除氟剂的装置
本技术涉及一种双极膜产酸制备除氟剂的装置，属于水处理药剂

技术介绍
随着工业技术的快速发展，环境问题日益严峻，为了响应政府生态环境文明建设的号召，很多化工企业开始对废水进行零排放处理以达到减排和资源化利用的目的。双极膜是零排放系统中核心技术，其与均相阴、阳离子交换膜组装成电渗析设备，可直接用于含盐废水的处理，由盐直接制取相应的酸和碱，实现废盐的回收和循环利用。所产生碱的利用范围较为广泛，但酸再利用途径还需进一步开发。另外，金属制造业会产生铝和铁的边角料往往会被丢弃，造成资源的浪费。氟污染问题也越来越被关注，目前主要以药剂除氟技术为主，现有除氟药剂很难将氟降低至较低水平。如采用钙盐，生成CaF2沉淀，该方法产水中氟含量基本在10mg/L左右，且会大幅提高原水中钙离子。另外，在许多的生产过程中，需要采用双极膜对含盐的废水进行处理，通过电解的方式获得碱液和酸液，例如在对氯化锂溶液的提纯工序后，可以通过双极膜对其进行电解处理，可以获得氢氧化锂和酸，氢氧化锂作为产品，而上述的工序中会副产大量的酸，例如可以参阅现有技术文献CN106946275A涉及一种从盐湖富锂卤水直接制取电池级单水氢氧化锂的方法，其中，主要的工艺步骤是：(1)盐湖富锂卤水处理后得到深度除杂富锂卤水；(2)将深度除杂富锂卤水依次通过特效硼吸附树脂、螯合树脂后得到净化后的富锂卤水；(3)净化后的富锂卤水用双极膜电渗析设备进行水裂解，得到碱液和酸液；(4)碱液蒸发结晶，得到氢氧化锂粗品；(5)氢氧化锂粗品用水溶解后蒸发浓缩，析出的晶体经水洗涤干燥即可得到电池级单水氢氧化锂。另外，在许多金属加工过程中，会产生铁粉、铝粉等固废，往往导致了其回收上存在着一定困难，使得废料的利用率偏低。
技术实现思路
本技术提供了一种双极膜产酸制备除氟剂的方法，将双极膜产酸与铝和铁废料通过一定化学反应生产一种高效除氟剂，实现了酸和废料的再利用，并保证了含氟废水出水含氟量低于1mg/L。技术方案是：一种双极膜产酸制备除氟剂的方法，包括如下步骤：第1步，对含有氯化锂的溶液采用双极膜进行电解处理，得到氢氧化锂和盐酸溶液；第2步，取第1步中得到的盐酸溶液，加入铁粉，使铁粉溶解后，再加入氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+，作为FeCl3溶液；第3步，取第1步中得到的盐酸溶液，加入铝粉，使铝粉溶解后，作为AlCl3溶液；第4步，取第1步中得到的盐酸溶液，加入铁粉，使铁粉溶解后，再加入氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+，再加入铝酸钙粉进行反应后，加入稳定剂，作为聚合氯化铝铁溶液；第5步，将FeCl3溶液、AlCl3溶液和聚合氯化铝铁溶液混合，再加入多乙烯多胺，得到除氟剂。在一个实施方式中，所述的盐酸溶液浓度1-4mol/L。在一个实施方式中，所述的氧化剂是次氯酸钠或者双氧水。在一个实施方式中，所述的稳定剂是磷酸钠。在一个实施方式中，所述的多乙烯多胺是二乙基三胺五乙酸盐。在一个实施方式中，所述的第4步中，铝酸钙的加入量是铁粉加入量的2-4倍。在一个实施方式中，所述的第5步中，FeCl3溶液、AlCl3溶液和聚合氯化铝铁溶液的体积比是0.1-0.5：2-5：0.6-2；多乙烯多胺的重量是氯化铁溶液重量的5-15%。由上述制备方法所直接得到的除氟剂。上述的除氟剂在应用于含氟废水除氟中的应用。在一个实施方式中，所述的应用中包括以下步骤：取一定体积含氟废水，投加上述除氟药剂，调节pH，再加入一定体积助凝剂，缓慢搅拌后静置，将产水进行过滤，滤除絮凝体。在一个实施方式中，除氟剂在废水中的加入量是按照AlCl3/F质量比为35~40投加。在一个实施方式中，调节pH是指调节至6.5~7.5之间。在一个实施方式中，过滤过程采用管式陶瓷膜过滤器9进行错流过滤。在一个实施方式中，错流过滤的膜面流速为1-5m/s。在一个实施方式中，所述的管式陶瓷膜过滤器的两端为封头，封头的两端分别设有原料液入口和原料液出口，在管式陶瓷膜过滤器内部安装有陶瓷膜元件，在管式陶瓷膜过滤器上还开设有渗透液出口，渗透液出口与陶瓷膜元件的渗透侧连通；在陶瓷膜元件朝向原料液入口的位置的内部通道口处，还设有锥形接头，锥形接头的半径较大的一侧朝向原料液入口，并且在锥形接头的内部还设有内旋流槽，内旋流槽用于将流入陶瓷膜元件的原料液产生产生旋流。在一个实施方式中，相邻的槽体之间的间距0.5-2mm，槽体高度1-3mm，螺旋线升角10-50°。有益效果本技术获得的双极膜产酸制备除氟剂的方法具有以下优点：1．提供了双极膜产酸新的利用途径，进一步促进了双极膜的工程应用，且盐酸制备氯化铁、氯化铝和聚合氯化铝铁的工艺成熟。2．所用原料为金属加工厂废料，来源广，价格低廉，实现了废物资源的再利用，符合绿色生产的要求。3．采用双极膜产酸制备的除氟剂能使含氟废水出水氟含量降低至1mg/L，且原水中铝含量小于0.5mg/L，总铁含量几乎为零。附图说明图1是本技术的制备除氟剂的流程图；图2是本技术制备除氟剂的装置图；图3是本技术除氟剂进行除氟处理过程中使用的管式陶瓷膜的结构图；图4是本技术除氟剂在应用于焦化废水生化产水除氟过程中，陶瓷膜滤除絮凝体的操作前后孔径分布对比。其中，1、双极膜；2、酸液罐；31、32、33分别是第一、第二、第三反应罐；41、42、43分别是第一、第二、第三过滤器；51、52、53分别是第一、第二、第三储罐；6、混合罐；7、多乙烯多胺储罐；81、第一铁粉加入口；82、第一氧化剂加入口；83、铝粉加入口；84、第二铁粉加入口；85、铝酸钙加入口；86、第二氧化剂加入口；9、管式陶瓷膜过滤器；10、封头；11、原料液入口；12、原料液出口；13、渗透液出口；14、陶瓷膜元件；15、锥形接头；16、内旋流槽。具体实施方式本技术提供了一种双极膜产酸制备除氟剂的方法，其制备工艺如图1所示。本技术中在制备除氟剂的过程中，主要利用了两种工业废料，一种是双极膜在对盐溶液电解过程中副产的酸，另一种是废铁、铝粉。本方法是采用双极膜产盐酸分别制备氯化铝、氯化铁和聚合氯化铝铁，再按一定比例混合，同时加入助剂DTPA，最终得到除氟剂产品。氯化铁的制备：根据双极膜产盐酸的浓度投加铁屑，铁屑溶解后，加入次氯酸钠或双氧水中的一种作为氧化剂，过滤净化得到氯化铁溶液。本步骤中，盐酸可以将铁屑溶解，生成Fe2+，通过加入的氧化剂再将Fe2+氧化为Fe3+，作为FeCl3溶液。氯化铝的制备：根据双极膜产盐酸的浓度投加铝屑，铝屑溶解后，过滤净化得到氯化铝溶液。本步骤中，可以通过盐酸可以将铝屑溶解，生成AlCl3溶液。聚合氯化铝铁的制备：根据双极膜产盐酸的浓度投加铁屑，加热溶解反应，加入次氯酸钠或双氧水中的一种作为氧化剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极膜产酸制备除氟剂的装置，其特征在于，包括：/n双极膜（1），用于对含有无机盐的溶液进行电解处理；/n酸液罐（2），连接于双极膜（1）的产酸室，用于存储电解产生的酸液；/n第一反应罐（31）、连接于酸液罐（2），用于进行氯化铁的制备反应；/n第一铁粉加入口（81）和第一氧化剂加入口（82），分别连接于酸液罐（2），分别用于向酸液罐（2）中加入铁粉和氧化剂；/n第二反应罐（32），连接于酸液罐（2），用于进行氯化铝的制备反应；/n铝粉加入口（83），连接于酸液罐（2），用于向酸液罐（2）中加入铝粉；/n第三反应罐（33），连接于酸液罐（2），用于进行聚合氯化铝铁的制备反应；/n第二铁粉加入口（84）、铝酸钙加入口（85）、第二氧化剂加入口（86），分别连接于酸液罐（2），分别用于向酸液罐（2）中加入粉、氧化剂和铝酸钙；/n混合罐（6），与第一反应罐（31）、第二反应罐（32）和第三反应罐（33）相连接，用于对制备得到的产物进行混合；并且在混合罐（6）上还连接有多乙烯多胺储罐（7）。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极膜产酸制备除氟剂的装置，其特征在于，包括：
双极膜（1），用于对含有无机盐的溶液进行电解处理；
酸液罐（2），连接于双极膜（1）的产酸室，用于存储电解产生的酸液；
第一反应罐（31）、连接于酸液罐（2），用于进行氯化铁的制备反应；
第一铁粉加入口（81）和第一氧化剂加入口（82），分别连接于酸液罐（2），分别用于向酸液罐（2）中加入铁粉和氧化剂；
第二反应罐（32），连接于酸液罐（2），用于进行氯化铝的制备反应；
铝粉加入口（83），连接于酸液罐（2），用于向酸液罐（2）中加入铝粉；
第三反应罐（33），连接于酸液罐（2），用于进行聚合氯化铝铁的制备反应；
第二铁粉加入口（84）、铝酸钙加入口（85）、第二氧化剂加入口（86），分别连接于酸液罐（2），分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：董凯，吴正雷，罗小勇，庄力，王磊，彭文博，张泉，白祖国，王肖虎，
申请(专利权)人：南京同畅新材料研究院有限公司，江苏久吾高科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32