一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法，包括用于对原水进行预处理的陶瓷膜过滤器、用于对经预处理的清液进行除去多价离子的树脂交换软化装置、双极膜电渗析装置、中空纤维脱气膜装置。本申请中将该废水送入双极膜系统可进行物质转化，将含铵无机盐溶液转化为酸溶液和氨水溶液，然后再转化的含铵无机盐溶液通过中空纤维脱氨气膜(脱氨膜)去吸附铵，从而完成保证溶液中的杂质不在系统内富集，确保含铵无机盐在生产系统继续循环使用，同时，溶液中的杂质随着外排液将从系统内排出，这样可较好的实现资源的回收利用。这样可较好的实现资源的回收利用。这样可较好的实现资源的回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法


[0001]本专利技术涉及物理化学和电化学
，尤其涉及一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法。

技术介绍

[0002]沸石分子筛是一种无机含硅晶体，最重要的几种合成沸石分子筛一般采用水热合成方法，为钠型分子筛，需要将分子筛中钠离子置换成氢元素才能具有较好的催化活性。一般采用含量5
‑
20％含铵无机盐等铵离子溶液进行钠离子的交换处理，而剩余的含铵无机盐溶液转变成含钠无机盐溶液。由于含铵无机盐属于含氮类物质，大量含铵无机盐会对环境造成污染，提升了污水系统处理的难度。
[0003]电渗析是指电流通过物质而引起化学变化的过程。已广泛用于有色金属冶炼、氯碱和无机盐生产以及有机化学工业。原理是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下，使溶液中的带电离子有选择性的透过阴、阳离子交换膜，采用不同的组装形式，使其达到分离或浓缩的目的。
[0004]含铵无机盐溶液是常用的交换液，将分子筛中钠离子置换成氢元素才能具有较好的催化活性。
[0005]目前，工业上的含铵盐水主要由酸碱中和制备得到，常用的回收方法有三种，包括吹脱法、离子交换树脂法和电解法。
[0006]吹脱法主要是利用氨氮在废水中主要以铵离子(NH
4+
)和游离氨(NH3)状态存在，其平衡关系如下所示：NH3+H2O—NH
4+
+OH
‑
这个关系受pH值的影响，当pH值时，平衡向左移动，游离氨的比例增大。常温时，当pH值为7左右时氨氮大多数以铵离子状态存在，而pH为11左右时，游离氨大致占98，游离氨易于从水中逸出，如加以曝气的话，则可以促使氨从水中逸出。该方法生产的氨水产品纯度可以满足使用要求，但由于此方法只能回收氨气形成氨水，对含废水中的其他阴离子无去除作用，因此会增加后续水处理成本。
[0007]离子交换法以含铵盐水为原料，在离子交换树脂中进行离子交换；使用离子交换法生产，交换树脂再生时容易带入Na
+
离子，而Na
+
离子含量高低对分子筛性能有重要影响；再者使用离子交换法生产工艺，会产生大量的废水。
[0008]目前国内有利用双极膜电解法电解含铵盐水处理和回收铵的工艺，本专利技术相对其他工艺更加简单，操作方便，成本低，极大减少废水排放，无污染，使废水中的物质分离后回收利用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法，解决常规硝酸铵交换分子筛产出废液处理工艺成本较高、工艺较为复杂、以及缺少废水物质回收利用的问题。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统及方法，包括用于对原水进行预处理的陶瓷膜过滤器、用于对经预处理的清液进行除去多价离子的树脂交换软化装置、双极膜电渗析装置、中空纤维脱气膜装置；
[0012]其中将含有多种杂质的NH4NO3溶液通过离心泵送入陶瓷膜过滤器，通过所述陶瓷膜过滤器内的陶瓷滤芯对NH4NO3溶液进行预处理，使得大于滤孔的固体颗粒及不溶性硅被过滤界面截留同时通过浓缩液排出，使得原水中的杂质分离并得到清液；
[0013]过滤后的清液在余压下，被送入树脂交换软化装置内，溶液中的多价离子被铵根离子所交换，固定在树脂床上，从而完成去除多价离子，其出水送入中间槽缓冲待用；
[0014]将中间槽内软化液转入双极膜电渗析原水槽，其中送入双极膜电渗析装置处理后得将到三股溶液，分别为6％左右的硝酸溶液、和含1.7％氨的氢氧化钠溶液，以及原水槽中残留的1％左右含钠离子的硝酸铵溶液；其中需要将这1％的含钠硝酸铵溶液通过电渗析浓缩系统进行提浓，浓缩至5％左右，再和原水一起送至双极膜系统；
[0015]将双极膜系统产出的酸液和碱液分别转入脱氨膜系统的回收箱及原水箱，其中碱液由原水箱泵入换热器，与板式换热器中的冷水换热降温后，依次由管程经过脱氨膜组件的纤维膜，膜芯后返回原水箱，在循环流回原水箱的途中经纤维膜将自身残留的热量交换给酸液；
[0016]其中吸收罐中的硝酸吸收液经泵，由管程与碱液逆流的方式依次经过脱氨膜膜组件，后循环流回吸收罐；反复循环运行使碱液中氨含量降低至0.1％以下，回收箱内的硝酸铵含量达到6％以上。
[0017]进一步地优化，其中所述陶瓷膜过滤器包括平衡缸、供料泵、膜组件、压力表、隔膜阀、管程；其中通过调节隔膜阀阀控制膜管内外压力，来调节清液和浓液流量。
[0018]再进一步地优化，所述树脂交换软化装置包括清液储罐、进水泵、离子交换塔、全自动多路控制阀、盐箱、树脂捕捉器、流量表、压力表、管程；其中在所述离子交换塔内罐装有高效的强酸型阳离子树脂，用于去除高价态钙离子、镁离子和铝离子等。
[0019]再进一步地优化，所述双极膜电渗析装置包括膜堆、整流器、电气柜、水箱、泵、阀门、仪表；在直流电场的作用下，双极膜膜堆可将水解离，在膜两侧分别得到H
+
和OH
‑
；利用这一特点，将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将硝酸铵溶液中的盐转化为对应的酸和碱。
[0020]再进一步地优化，所述中空纤维脱气膜装置包括氨水水箱、硝酸水箱、氨水循环泵、硝酸循环泵、换热器、膜组件、涡轮流量计、压力表、温度传感器、液位开关、管程；将双极膜分离出的氨水、氢氧化钠混合液以及硝酸溶液通过氨水循环泵、及硝酸循环泵、换热器、连续转入中空纤维膜管，在膜组件中，控制氨水循环泵和硝酸循环泵流量比为2:1；在膜的内外制造一定的分压差，让气相的氨气从分压差较高的碱液侧，跨过膜壁，到达氨气分压差较低的酸液侧，从而在硝酸水箱中得到浓度缓慢上升的硝酸铵。
[0021]再进一步地优化，其中每2天对树脂交换软化装置的软化树脂塔进行再生操作，再生采用最终脱除钠离子的硝酸铵溶液进行树脂转型。
[0022]再进一步地优化，其中含铵物料来源硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、磷酸铵中的一种或多种。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本申请中将该废水送入双极膜系统可
进行物质转化，将含铵无机盐溶液转化为酸溶液和氨水溶液，然后再转化的含铵无机盐溶液通过中空纤维脱氨气膜(脱氨膜)去吸附铵，从而完成保证溶液中的杂质不在系统内富集，确保含铵无机盐在生产系统继续循环使用，同时，溶液中的杂质随着外排液将从系统内排出，这样可较好的实现资源的回收利用。
附图说明
[0024]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0025]图1为工艺流程图；
[0026]图2为陶瓷膜过滤装置流程图；
[0027]图3为树脂交换软化装置历程图；
[0028]图4为双极膜电渗析装置流程图；
[0029]图5为中空纤维脱氨气膜装置流程图。
具体实施方式
[0030]如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统，其特征在于：包括用于对原水进行预处理的陶瓷膜过滤器、用于对经预处理的清液进行除去多价离子的树脂交换软化装置、双极膜电渗析装置、中空纤维脱气膜装置；其中将含有多种杂质的NH4NO3溶液通过离心泵送入陶瓷膜过滤器，通过所述陶瓷膜过滤器内的陶瓷滤芯对NH4NO3溶液进行预处理，使得大于滤孔的固体颗粒及不溶性硅被过滤界面截留同时通过浓缩液排出，使得原水中的杂质分离并得到清液；过滤后的清液在余压下，被送入树脂交换软化装置内，溶液中的多价离子被铵根离子所交换，固定在树脂床上，从而完成去除多价离子，其出水送入中间槽缓冲待用；将中间槽内软化液转入双极膜电渗析原水槽，其中送入双极膜电渗析装置处理后得将到三股溶液，分别为6％左右的硝酸溶液、和含1.7％氨的氢氧化钠溶液，以及原水槽中残留的1％左右含钠离子的硝酸铵溶液；其中需要将这1％的含钠硝酸铵溶液通过电渗析浓缩系统进行提浓，浓缩至4％左右，再和软化后原水一起送至双极膜系统；将双极膜系统产出的酸液和碱液分别转入脱氨膜系统的回收箱及原水箱，其中碱液由原水箱泵入换热器，与板式换热器中的冷水换热降温后，依次由管程经过脱氨膜组件的纤维膜，膜芯后返回原水箱，在循环流回原水箱的途中经纤维膜将自身残留的热量交换给酸液；其中吸收罐中的硝酸吸收液经泵，由管程与碱液逆流的方式依次经过脱氨膜膜组件，后循环流回吸收罐；反复循环运行使碱液中氨含量降低至0.1％以下，回收箱内的硝酸铵含量达到6％以上。2.根据权利要求1所述的硝酸铵交换分子筛产出废液的回收系统，其特征在于：其中所述陶瓷膜过滤器包括清洗罐、供料泵、膜组件、压力表、隔膜阀、管程；其中通过调节隔膜阀阀控制膜管内外压力，来调节清液和浓液流量。3.根据权利要求1所述的硝酸铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，史本胜，张毅，迟伟，常万一，张家义，黄振伟，王炳春，蒋山，李进，
申请(专利权)人：中触媒新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：