一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法技术

本发明专利技术涉及钛白生产废水处理领域，公开了一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法，包括以下步骤：将硅铝无机包膜钛白粉生产废水的pH调节至7

【技术实现步骤摘要】
一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法


[0001]本专利技术涉及钛白生产废水处理领域，尤其涉及一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法。

技术介绍

[0002]纳米钛白粉具备较高的着色牢度和遮盖力，因此成为目前化纤行业应用最广泛的一类消光剂材料。在锦纶专用消光剂领域，由于纳米钛白粉尺寸小、比表面积大、表面能较高而容易团聚，不利于其在聚合物纤维中良好分散，从而堵塞喷丝板和管道，导致成纤品质、纺丝及染色性能变差。为了防止钛白粉在聚合生产过程中发生团聚，同时也为了屏蔽钛白粉的光催化活性，目前锦纶专用钛白粉消光剂还需要进一步对其表面包覆改性。无机氧化物如SiO2、Al2O3、ZrO2、MnO2、MoO3、CeO2等单组分或混合组分均被用于钛白粉无机包膜研究，其中，生产成本最低、效果最显著的SiO2、Al2O3双层包膜工艺在行业内应用最广泛。
[0003]然而，硅铝双层包膜工艺在包膜以及浆料清洗过程中会产生大量含盐废水，这不仅导致了纯水过大消耗与浪费，增加了包膜成本，而且大量废水后处理排放增加了环保威胁。公开号为CN108328780A的专利公开了一种钛白粉废水的再利用方法及装置，具体方法如下：将氯化法制钛白粉工艺中的废水经过固液分离；加入除硅剂和/或除铝剂，进行沉淀反应，将得到的沉淀进行固液分离去除；在将pH调节至1
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6之后送入离子交换树脂中去除杂质离子，得到精制NaCl盐水。其中，除硅剂和/或除铝剂选自氯化镁和/或氯化钙。该方法采用氯化镁和/或氯化钙去除钛白粉废水中的硅酸钠和偏铝酸钠，会造成回收的氢氧化铝中含有碳酸钙、硅酸镁和/或硅酸钙，需要通过进一步纯化才能获得纯净的氢氧化铝，且加入的过量氯化镁和/或氯化钙还需要通过进一步处理去除，导致废水处理流程复杂，能耗和成本较高。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法。本专利技术的方法能够有效去除硅铝无机包膜钛白粉生产废水中的主要废弃物，且回收到的氢氧化铝和硫酸钠无需进一步纯化，在回收氢氧化铝的过程中也不会引入新废弃物，因而能缩短废水处理流程，降低能耗和成本。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法，包括以下步骤：(1)物化处理：将硅铝无机包膜钛白粉生产废水的pH调节至7
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8后，进行絮凝沉淀，而后沉降去除第一沉淀物，对获得的第一上清液进行吸附过滤，获得滤液；(2)鼓泡反应：向滤液中鼓入空气进行沉淀反应，回收第二沉淀物，获得第二上清液；(3)膜分离浓缩：对第二上清液进行超滤，获得超滤产水和超滤浓水；对超滤产水进行纳滤，获得纳滤产水和纳滤浓水；
(4)重结晶：对纳滤浓水进行重结晶，获得硫酸钠。
[0006]硅铝无机包膜钛白粉生产废水(包括包膜过程中产生的废水和包膜后浆料清洗废水)中，主要废弃物包括钛白粉固体小颗粒、硫酸根离子、偏铝酸根离子、硅酸根离子和磷酸根离子等。本专利技术通过以下过程，实现硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回收利用：(1)通过调节pH和絮凝沉淀，可将废水中的悬浮钛白粉小颗粒、磷酸根和硅酸根离子沉降去除；第一上清液通过过滤，可除去未沉降的颗粒，并吸附去除剩余的磷酸根离子、硅酸根离子；(2)向过滤后获得的滤液中鼓入空气，利用空气中的二氧化碳，能使偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，即可实现氢氧化铝的回收；(3)对回收氢氧化铝的第二上清液依次进行超滤、纳滤和反渗透，能够分别去除颗粒物和大分子、二价离子、一价离子；纳滤产水为低盐水，能作为钛白粉浆料清洗水回收利用；(4)纳滤浓水中含有大量Na2SO4，通过重结晶可回收Na2SO4，重结晶后剩余的水为除盐水，能作为去离子水回收利用(如用于钛白粉生产过程中原辅料的配制)。
[0007]在上述过程中，先进行物化处理去除磷酸根和硅酸根，能够避免其污染回收的氢氧化铝和硫酸钠，因而回收到的氢氧化铝和硫酸钠无需进一步纯化。经物化处理后的废水中主要成分为硫酸根离子和偏铝酸根离子，由于这两种离子均能被膜系统截留，因此，本专利技术在膜分离浓缩前进行鼓泡反应，用以实现氢氧化铝和硫酸钠的分开回收，并减小膜系统的压力，从而提高膜使用寿命，节约膜成本。
[0008]此外，本专利技术通过鼓入空气将废水中的偏铝酸根转化为氢氧化铝沉淀，能够避免在氢氧化铝沉淀中引入难溶性碳酸盐(如专利CN108328780A中的碳酸钙、碳酸镁)等杂质，且不会向废水中引入可溶性钙盐(如专利CN108328780A中的氯化镁、氯化钙)等新废弃物，无需进行进一步处理去除新废弃物，因而能够缩短废水处理流程，降低能耗和成本。
[0009]作为优选，步骤(3)中，获得纳滤产水和纳滤浓水后，对纳滤产水进行反渗透，获得反渗透产水和反渗透浓水；步骤(4)中，对纳滤浓水和反渗透浓水进行重结晶，获得硫酸钠。
[0010]纳滤产水除回用于钛白粉浆料的清洗外，还能通过反渗透进一步回收Na2SO4。反渗透产水为除盐水，能作为去离子水回收利用(如用于钛白粉生产过程中原辅料的配制)；反渗透浓水中含有大量Na2SO4，通过重结晶可回收Na2SO4。可根据钛白粉生产过程中原辅料的配制用水与钛白粉浆料清洗水的实际需要，对纳滤产水进行分配，实现回水资源的有效配制。
[0011]作为优选，步骤(2)中，所述向滤液中鼓入空气进行沉淀反应的具体过程包括以下步骤：先控制温度为20
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40℃，并控制滤液液面上方的气压为2
‑
6bar，向滤液中鼓入空气2
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5h；而后将温度维持在20
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40℃，控制滤液液面上方的气压为0.8
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1.2bar，向滤液中鼓入空气1
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2h。
[0012]本专利技术采用分步式沉淀反应法，作用如下：在第一阶段，采用较大的气压，使空气中的二氧化碳溶于水中形成碳酸，进而与偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀；在第二阶段，采用较小的气压，能使水中过量的碳酸和碳酸氢根离子重新转变成二氧化碳，这部分二氧化碳随着鼓入的空气被带出，能够防止重结晶后的硫酸钠中含有碳酸钠和碳酸氢钠杂质。
[0013]作为优选，步骤(2)中，从滤液中溢出的气体经干燥后重新鼓入滤液中。
[0014]作为优选，步骤(2)中，通过气体分布器向滤液中鼓入空气；所述气体分布器上设
有若干出气口；所述气体分布器的出气口口径为内小外大。
[0015]气体分布器的出气口外扩散型放射结构(即口径设置成内小外大)，能够避免出气口结垢。
[0016]进一步地，所述气体分布器的上方设有一个横向挡板。
[0017]从气体分布器鼓入的空气在与横向挡板碰撞后，向周围扩散，通过这种方式，能够扩大气体行程，使空气与滤液充分接触，从而提高滤液中的偏铝酸根的回收率。
[0018]作为优选，步骤(1)中，用浓度为1
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4wt％的H2SO4溶液和/或浓度为1
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4wt％的NaOH溶液将硅铝无机包膜钛白粉生产废水的pH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅铝无机包膜钛白粉生产废水的回用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）物化处理：将硅铝无机包膜钛白粉生产废水的pH调节至7
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8后，进行絮凝沉淀，而后沉降去除第一沉淀物，对获得的第一上清液进行吸附过滤，获得滤液；（2）鼓泡反应：向滤液中鼓入空气进行沉淀反应，回收第二沉淀物，获得第二上清液；（3）膜分离浓缩：对第二上清液进行超滤，获得超滤产水和超滤浓水；对超滤产水进行纳滤，获得纳滤产水和纳滤浓水；（4）重结晶：对纳滤浓水进行重结晶，获得硫酸钠。2.如权利要求1所述的回用方法，其特征在于，步骤（3）中，获得纳滤产水和纳滤浓水后，对纳滤产水进行反渗透，获得反渗透产水和反渗透浓水；步骤（4）中，对纳滤浓水和反渗透浓水进行重结晶，获得硫酸钠。3.如权利要求1所述的回用方法，其特征在于，步骤（2）中，所述向滤液中鼓入空气进行沉淀反应的具体过程包括以下步骤：先控制温度为20
‑
40℃，并控制滤液液面上方的气压为2
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6 bar，向滤液中鼓入空气2
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5 h；而后将温度维持在20
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40℃，控制滤液液面上方的气压为0.8
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1.2 bar，向滤液中鼓入空气1
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2 h。4.如权利要求3所述的回用方法，其特征在于，步骤（2）中，从滤液中溢出的气体经干燥后重新鼓入滤液中。5.如权利要求1所述的回用方法，其特征在于，步骤（2）中，通过气体分布器向滤液中鼓入空气；所述气体分布器上设有若干出气口；所述气体分布器的出气口口径为内小外大。6.如权利要求5所述的回用方法，其特征在于，所述气体分布器的上方设有一个横向挡板。7.如权利要求1所述的回用方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明明，杜玮辰，张旭，陈爽，孙妍妍，刘雨，易凡丰，余阳阳，
申请(专利权)人：海宁澜钛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：