一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法技术

本发明专利技术涉及化工废水处理技术领域，尤其是涉及一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法。所述方法包括1)将待处理废水冷却后进行电解除硅处理；2)将步骤1)电解除硅后的废水进行超滤处理，以提供超滤处理水；3)将步骤2)所提供的超滤处理水进行反渗透处理，以提供第一产水和第一浓水；4)将步骤3)提供的第一浓水进行纳滤膜处理，以提供第二产水和第二浓水；5)将步骤4)所提供的第二产水进行蒸发处理，以提供碳酸氢钠；6)将步骤5)所提供的第二浓水进行蒸发处理，以提供碳酸钠。本发明专利技术大大降低了碳化法白炭黑废水的处理成本，真正实现了碳化法白炭黑生产废水的“零”排放。排放。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法


[0001]本专利技术涉及化工废水处理
，尤其是涉及一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法。

技术介绍

[0002]白炭黑是人工合成的水合二氧化硅粉体的俗称，其名称来源于其具有类似于炭黑对橡胶补强的性能。炭黑作为橡胶的补强剂有着悠久的历史，由于炭黑作为黑色补强剂在一些对颜色有要求的应用领域受到了一定限制，因此人们开始研究用化学方法合成具有活性的无定形二氧化硅代替炭黑。无定形二氧化硅是一种继炭黑以后的另一种优良补强填料，由于它的颜色为白色，人们习惯的称为白炭黑。
[0003]白炭黑按其生产方式可为沉淀白炭黑和气相白炭黑两大类，沉淀白炭黑的化学名称是沉淀水合二氧化硅，分子式为SiO2·
nH2O。
[0004]沉淀白炭黑的合成过程实质是将致密的晶体型二氧化硅(石英砂)转化为疏松的无定形水合二氧化硅的过程，即SiO2→
SiO2·
nH2O。具体工艺主要可分成传统沉淀法和凝胶法，传统沉淀法是指硅酸盐通过酸化获得疏松分散的，以絮状结构沉淀出来的SiO2，该法的主要原料是硅酸钠和硫酸、盐酸和硝酸等各类无机酸，原料易得，生产流程简单，能耗低，投资少。其生产废水主要是含有硫酸钠、氯化钠、硝酸钠的高盐水。
[0005]碳化法白炭黑同属于沉淀白炭黑生产范畴，但其生产原料和生产过程与传统沉淀法白炭黑不同，是采用二氧化碳气体通过可溶性硅酸盐溶液进行碳化操作，反应生成沉淀二氧化硅、碳酸氢钠和碳酸钠，反应完毕后先进行预过滤，并用酸性水溶液去除产品中的碳酸氢钠和碳酸钠，在经过滤、干燥即可得到白炭黑产品。
[0006]碳化法白炭黑的生产原料是各类含CO2的废气，大量CO2废气的回收利用，对于降低碳排放具有深远意义，是沉淀白炭黑今后的发展方向。该生产工艺能生产具有高补强性能的白炭黑产品，生产成本低、分散性能好、社会效益与环境效益显著。
[0007]基本工艺流程图如图4。
[0008]在碳化法白炭黑生产过程中，会出现两种废水，第一种是母液(废水)，母液量约为8m3/t，其中碳酸氢钠和碳酸钠含量分别约为5.7％、1.2％；第二种是洗涤水(废水)，洗涤水量约为17m3/t，其中碳酸氢钠和碳酸钠含量分别约为3.4％、0.8％。母液和洗涤水混合后的废水总量为25m3/t，碳酸氢钠和碳酸钠平均含量分别约为4.1％、0.9％。同时，母液和洗涤废水中还有胶体硅、可溶性硅等元素物质，表1为碳化法白炭黑废水中部分元素物质的检测含量。
[0009]表1
[0010]项目单位白炭黑洗涤水白炭黑母液Clmg/L＜1000＜1000Fmg/L＜1＜1Ca
2+
mg/L＜1＜1
Mg
2+
mg/L＜1＜1Al
3+
mg/L≤0.05≤0.05Fe
2+
mg/L≤0.05≤0.05Mnmg/L≤0.05≤0.05可溶性硅mg/L≥200≥300
[0011]现有技术中仅有处理传统沉淀白炭黑废水的方法，主要有两种。第一种方法直接蒸发，直接蒸发的缺点是投资大，运行成本高。一个年产30000吨普通沉淀白炭黑的生产线，无论是采用多效蒸发还是MVR蒸发，一次性投资都在5500万元以上，每吨白炭黑增加成本900元以上，约占生产成本的35％，这是生产企业无法接受的。第二种方法采用电除硅+膜分离浓缩+蒸发，但适用范围仅限于利用无机酸为原料生产的普通沉淀法白炭黑，例如：利用硫酸、盐酸或硝酸生产的沉淀法白炭黑，因为这种白炭黑生产废水中仅含有单一的无机盐，浓缩分离相对简单，除此以外还没出现其他更有效的处理沉淀法白炭黑废水的方法。至今，国内外没有一家生产企业真正实现白炭黑废水处理零排放，而处理碳化法白炭黑生产废水目前更是属于技术空白。
[0012]由上可知，如何提供一种低成本的碳化法白炭黑废水的处理方法，实现碳化法白炭黑废水处理零排放，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0013]鉴于以上所述现有技术的缺点，由于现有的白炭黑废水处理技术只能处理普通(硫酸法、盐酸法、硝酸法)沉淀白炭黑生产废水，并且存在着处理装置要求高，投资大，处理成本昂贵的问题，无法满足生产企业需求，从现有技术和实际生产中均没有介绍和应用可以处理碳化法白炭黑废水的方法。因此，本专利技术的目的是提供一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法。
[0014]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法，所述方法包括以下步骤：
[0015]1)将待处理废水冷却后进行电解除硅处理；
[0016]2)将步骤1)电解除硅后的废水进行超滤处理，以提供超滤处理水；
[0017]3)将步骤2)所提供的超滤处理水进行反渗透处理，以提供第一产水和第一浓水；
[0018]4)将步骤3)提供的第一浓水进行纳滤膜处理，以提供第二产水和第二浓水；
[0019]5)将步骤4)所提供的第二产水进行蒸发处理，以提供碳酸氢钠；
[0020]6)将步骤5)所提供的第二浓水进行蒸发处理，以提供碳酸钠。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，步骤1)中待处理废水在20～40A电流、15～40V电压下进行电解，金属阳极溶出金属离子在水中水解发生絮凝作用；阳极产生氧气，阴极生成氢气，电解后胶体硅和可溶性硅变成絮凝物，所述絮凝物为金属的氧化物和氢氧化物。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，步骤2)中在步骤1)电解除硅后的废水中加入除硅剂后进行超滤处理；优选的，所述除硅剂的用量为0.15～0.2kg/t水。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，步骤2)中进行超滤处理后还获得絮凝物，将所述絮凝物进行固液分离，得到脱水污泥。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，步骤3)中，在步骤2)所提供的超滤处理水中加入高
硅阻垢剂和还原剂后进行反渗透处理；优选的，高硅阻垢剂的用量为0.0015～0.0025kg/t水；还原剂选自亚硫酸氢钠；所述还原剂的用量为0.004～0.005kg/t。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，步骤3)获得的第一产水重新用于生产。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，步骤4)和步骤5)分别蒸发处理后获得蒸发冷凝水，所述蒸发冷凝水重新用于生产。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述第二浓水中包括碳酸钠溶液，所述碳酸钠溶液中含有碳酸氢钠。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述碳酸氢钠的含量为50～85g/l；所述碳酸钠的含量为 80～100g/l。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述第二产水中包括碳酸氢钠溶液；优选的，所述碳酸氢钠浓度为50～85g/l；所述碳酸钠溶液中含有碳酸钠，所述碳酸钠浓度为0.2～0.4g/l。
附图说明
[0030]图1为本专利技术碳化法白炭黑生产废水处理的工艺流程图。
[0031]图2为本专利技术电除硅的原理图。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化法白炭黑生产废水的处理方法，所述方法包括以下步骤：1)将待处理废水冷却后进行电解除硅处理；2)将步骤1)电解除硅后的废水进行超滤处理，以提供超滤处理水；3)将步骤2)所提供的超滤处理水进行反渗透处理，以提供第一产水和第一浓水；4)将步骤3)提供的第一浓水进行纳滤膜处理，以提供第二产水和第二浓水；5)将步骤4)所提供的第二产水进行蒸发处理，以提供碳酸氢钠；6)将步骤5)所提供的第二浓水进行蒸发处理，以提供碳酸钠。2.如权利要求1所述的碳化法白炭黑生产废水的处理方法，其特征在于，步骤1)中待处理废水在20～40A电流、15～40V电压下进行电解，金属阳极溶出金属离子在水中水解发生絮凝作用；阳极产生氧气，阴极生成氢气，电解后胶体硅和可溶性硅变成絮凝物，所述絮凝物为金属的氧化物和氢氧化物。3.如权利要求1所述的碳化法白炭黑生产废水的处理方法，其特征在于，步骤2)中在步骤1)电解除硅后的废水中加入除硅剂后进行超滤处理；优选的，所述除硅剂的用量为0.15～0.2kg/t水。4.如权利要求1所述的碳化法白炭黑生产废水的处理方法，其特征在于，步骤2)中进行超滤处理后还获得絮凝物，将所述絮凝物进行固液分离，得到脱水污泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，申志忠，方树鹏，
申请(专利权)人：上海力脉环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：