一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法，步骤如下：(1)对高盐废水进行离子特征分析；(2)将增量钠盐添加至高盐废水中，形成第一废水；(3)对第一废水进行膜分离，获得第一浓缩液和第一渗透液；(4)对第一浓缩液和第一渗透液分别进行膜法再浓缩，获得第二浓缩液、第二渗透液和膜渗出水；(5)第二浓缩液和第二渗透液分别进行结晶及分离，获得硫酸钠、增量钠盐、副产物盐和结晶母液；(6)将步骤(5)获取的增量钠盐返回步骤(2)；(7)结晶母液返回高盐废水。本申请提供了一种利用高盐废水低能耗、低成本、高回收率制备硫酸钠的方法，为高盐废水的资源化利用提供了新的解决方案，具有显著的技术和经济价值。的技术和经济价值。的技术和经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法，是针对高盐废水进行的深度处理和资源化利用，属于废水治理领域。

技术介绍

[0002]高盐废水是指总盐质量分数≥1％的废水，此类废水约占我国废水总量的5％，并呈现逐年增长趋势，处理难度较大。根据高盐废水产出行业的不同，废水中所含有的物质种类亦有不同，通常包含有较高浓度的钠、钾、镁、钙、氯、硫酸根等可溶性无机盐离子，具有酸碱性强，成分复杂、处理难度大、处理费用高等特点。
[0003]目前，大多数高盐废水产出企业对该类废水的处理目标为达标排放，主要采用物理法、化学法、生物法及其组合方法，将高盐废水中各污染组分浓度降至排放标准范围内即停止处理，此种处理方式不但会在过程中产生废渣废泥等副产物固废，还会造成高盐废水中有价盐物质的浪费，资源再生性和环保性均不足。
[0004]总的来说，现有的高盐废水资源化回收方法主要存在以下问题：
①
.虽然高盐废水中盐分浓度相比其它废水高，但距离盐分的提取浓度仍相差较大，需进一步浓缩，目前多采用加热蒸发浓缩方式，其过程能耗大，成本高，且在高盐高温情况下，对蒸发浓缩设备材质要求高，设备投入和运营维护费用大；
②
.回收的盐分品质较差，杂质浓度普遍偏高，商品化价值偏低；
③
.高盐废水的盐分回收率普遍偏低，回收后的残液中盐分浓度仍较高，回收成本高、收益少。基于上述三个原因，造成废水产出企业对高盐废水资源化回收利用的动力不足，积极性普遍不高，因此，在当前低碳节能、循环发展的环保大趋势下，迫切需要开发一种低能耗、低成本、高纯度、高回收率的盐分回收利用方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述难题，本申请提出了一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法，实现对高盐废水中目标产物硫酸钠的高纯度、高比率回收，并同步产出增量钠盐、副产物盐、膜渗出水等物质，且均得到合理途径利用，回收利用率高，具体包括以下步骤：
[0006](1)对高盐废水进行离子特征分析；
[0007](2)确定增量钠盐，再将增量钠盐计量并添加至高盐废水中，形成第一废水；
[0008](3)对第一废水进行膜分离，获得第一浓缩液和第一渗透液；
[0009](4)对第一浓缩液和第一渗透液分别进行膜法再浓缩，获得第二浓缩液、第二渗透液和膜渗出水；
[0010](5)对第二浓缩液进行结晶及分离，获得硫酸钠和第一结晶母液，对第二渗透液进行分步结晶及分离，获得增量钠盐、副产物盐和第二结晶母液；
[0011](6)将步骤(5)获取的增量钠盐作为步骤(2)的增量钠盐，返回至高盐废水中，进行混合回用；
[0012](7)将第一结晶母液和第二结晶母液返回高盐废水中，进行混合再利用。
[0013]本申请中，高盐废水中的总盐质量分数≥1％。本申请首先通过添加低价值的增量钠盐，提升第一废水中Na
+
的浓度，以调整第一废水中Na
+
与SO
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‑
的摩尔浓度比，使第一废水中的SO
42
‑
最终能最大化的以目标产物硫酸钠的形式被回收，从而达到投加低价值钠盐物质换取高价值钠盐物质的目的；然后利用分离膜对一价和多价离子的选择性分离特性，通过膜分离装置对第一废水进行膜分离，使第一废水中多价态的SO
42
‑
被绝大部分截留在第一浓缩液中，而一价态阴离子则通过分离膜进入第一渗透液并富集，该过程实现了对第一废水中离子的分离、提纯和浓缩；再通过低能耗的膜法再浓缩方式，将第一浓缩液和第一渗透液进一步浓缩至合适浓度，为后续结晶步骤提供适宜的初始结晶溶液；最后通过不同的结晶方式分别回收硫酸钠、增量钠盐和副产物盐，并按不同途径分别进行利用，其结晶母液返回高盐废水中进行混合再利用。本申请方法不但实现了目标产物硫酸钠的增量、高纯回收，还同步回收了高盐废水中的其它盐分，整个过程盐分回收率高，能耗低，产品品质好，具有很高的技术和经济价值。
[0014]步骤(4)中，第一浓缩液和第一渗透液所获得的膜渗出水均能够作为回用水，返回生产系统中。
[0015]相较于常用的蒸发浓缩方法，本申请利用分离膜分离耦合膜法再浓缩工艺，大幅降低高盐废水的浓缩成本，且本申请方法操作工艺简单、高效、节能，设备可调性大，易于集成化、数控化，实用性强，具有很高的应用价值。
[0016]现有的高盐废水分步反应沉淀法，主要处理目的仍是为了高盐废水的达标排放，其反应所获得的沉淀产物多为固体混合物，不能直接作为产品对外销售，多作为固体废物处置；若要作为产品销售，需进一步提纯，回收成本提高；相较于分步反应沉淀法，本申请方法对不同价态的离子进行了膜分离，所获得的结晶产物纯度高，回收利用价值相比更高。
[0017]相较于直接对高盐废水进行结晶制备硫酸钠，由于高盐废水的成分复杂，杂离子多，且盐分浓度相对较低，直接进行结晶时，硫酸钠的结晶回收率不高，且结晶硫酸钠中裹挟有较多杂离子，纯度较低，需要进行进一步提纯，以脱除其中的杂离子，大幅提升了硫酸钠的生产成本，降低了回收效益；而本申请通过增量钠盐确定、增量钠盐计量添加、膜分离浓缩、膜法再浓缩和针对性结晶五大步骤的协同配合，提升了Na
+
与SO
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‑
的浓度，提高了第二浓缩液中Na
+
与SO
42
‑
的纯度，增大了硫酸钠的回收率，具有更高的资源化利用价值。
[0018]本申请中，高盐废水的pH值为3～12，SS≤45mg/L，TOC≤35mg/L，COD≤35mg/L，SDI≤4；在上述指标的限制下，高盐废水中的绝大部分杂质物和有机物被脱除，避免对分离膜的膜孔造成堵塞，进而影响膜分离装置的使用寿命。
[0019]当pH值过高或过低时，高盐废水的碱性或酸性过大，长期运行会对各步骤中涉及的膜材料造成较大程度的破坏，影响各膜装置的长效稳定运行；当SS、TOC、COD和SDI任一指标过高时，均表示高盐废水中杂质物浓度超标，均易造成膜孔堵塞，导致膜装置的渗透通量下降，降低膜设备对高盐废水的分离和浓缩效果。
[0020]当高盐废水不符合上述指标时，需要对高盐废水进行预处理，具体的预处理包括但不限于pH调节、吸附脱色、氧化处理、生化处理、沉淀过滤、超滤膜分离，在满足高盐废水上述使用指标的前提下，可以对预处理的具体工序进行自由选择和组合。
[0021]本申请中，为了描述清晰，将高盐废水中的离子分为有效离子和杂离子，以检测到的所有盐的离子(包括金属离子和酸根离子)的总摩尔数为基准，其中摩尔浓度百分比＜
0.5％的离子作为杂离子，其余的离子作为有效离子，本申请中所描述的离子均为有效离子。
[0022]本申请步骤(1)中，高盐废水的离子特征分析包括对其所含离子的种类、价态和浓度进行分析，其中阴离子分析可采用离子色谱法或滴定法，阳离子分析可采用原子吸收光谱法、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高盐废水制备硫酸钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对高盐废水进行离子特征分析；(2)确定增量钠盐，再将增量钠盐计量并添加至高盐废水中，形成第一废水；(3)对第一废水进行膜分离，获得第一浓缩液和第一渗透液；(4)对第一浓缩液和第一渗透液分别进行膜法再浓缩，获得第二浓缩液、第二渗透液和膜渗出水；(5)对第二浓缩液进行结晶及分离，获得硫酸钠和第一结晶母液，对第二渗透液进行分步结晶及分离，获得增量钠盐、副产物盐和第二结晶母液；(6)将步骤(5)获取的增量钠盐作为步骤(2)的增量钠盐，返回至高盐废水中，进行混合回用；(7)将第一结晶母液和第二结晶母液返回高盐废水中，进行混合再利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，高盐废水的pH值为3～12，SS≤45mg/L，TOC≤35mg/L，COD≤35mg/L，SDI≤4；高盐废水的离子特征分析包括对其所含离子的种类、价态和浓度分析。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，增量钠盐的阴离子和钠离子均为高盐废水中已有的离子，其中增量钠盐的阴离子的价态为一价；增量钠盐的钠离子和阴离子在步骤(3)的膜分离过程中，均能透过膜分离装置中的分离膜。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，第一废水中钠离子的摩尔浓度与其它一价阳离子的总摩尔浓度的比为(3～7):1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，膜分离装置中的分离膜为荷负电膜或双极膜。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，徐徐，孙朋飞，高丽，王苏琴，
申请(专利权)人：江苏力波兴水务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：