一种多功能电渗析装置及软化脱硫废水再生酸碱的方法制造方法及图纸

技术编号：40749792 阅读：3 留言：0更新日期：2024-03-25 20:06

本发明专利技术公开了一种多功能电渗析装置及软化脱硫废水再生酸碱的方法，本发明专利技术通过采用离子交换膜、单价选择性离子交换膜和双极膜组合，首先利用阴离子交换膜和阳离子交换膜将脱硫废水中的阴离子和阳离子分开，同时以膜分离性能、离子迁移速率来评价离子交换膜的性能；其次利用单价阴离子交换膜将Cl<supgt;‑</supgt;与SO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;分开，单价阳离子交换膜将Mg<supgt;2+</supgt;、Ca<supgt;2+</supgt;与Na<supgt;+</supgt;分开，同时考察单价选择性离子交换膜的分离效率；最后利用双极膜制备盐酸和硫酸。本发明专利技术设计能够有效缩短脱硫废水处理流程，减少药剂投加量，实现物质资源化，兼具经济性与环保价值。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于物理化学装置制造及应用，涉及一种多功能电渗析装置及软化脱硫废水再生酸碱的方法。

技术介绍

1、燃煤电厂作为火力发电的主要形式，对社会发展有着举足轻重的作用。然而，煤炭燃烧过程中产生含二氧化硫等物质的烟气未经处理排放会引发严重的环境问题。目前，燃煤电厂普遍采用石灰/石灰石-石膏法进行烟气脱硫，但是该过程会产生大量脱硫废水。脱硫废水具有低ph、高盐、高硬度、高悬浮物等特点，是燃煤电厂末端高盐废水的主要来源。

2、近年来，随着水体污染与水资源短缺问题日益突出，废水零排放受到国内外学者与工程技术人员的普遍关注。作为一种典型的高盐废水，脱硫废水脱盐技术研发既是发电行业全厂废水零排放的关键，也能为其他行业高盐废水零排放提供技术借鉴。目前，国内外脱硫废水零排放主要采用软化预处理-膜浓缩-蒸发结晶技术。预处理技术通常采用三联箱工艺、双碱法、石灰-烟道气法等，以去除废水中的结垢离子、重金属及悬浮物等物质；膜浓缩单元则是整个零排放系统稳定运行中最为关键的环节，电渗析是带电离子在直流电场作用下选择性地透过离子交换膜，实现溶液淡化和浓缩目标的一种膜分离技术，具有浓缩倍数高、脱盐效率高、运行能耗低、工艺灵活性高等优点，成为脱硫废水膜浓缩的优选技术。但是上述软化预处理-膜浓缩-蒸发结晶零排放技术存在工艺流程冗长，加药量多的问题。

3、为了实现脱硫废水零排放，实现废水的资源化利用，同时促进电渗析技术在各种工业废水中的推广应用，急需要对脱硫废水工艺进行优化，开发一种兼具经济性与环保价值的多功能电渗析装置。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种缩短脱硫废水处理流程，有效减少药剂投加量，具有经济价值；且生产的酸碱可用于电厂离子交换树脂再生，实现脱硫废水的零排放及资源化利用，具有环保意义的多功能电渗析装置及利用其处理脱硫废水并制备再生酸碱的方法和应用。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：

3、一种多功能电渗析装置，包括电渗析膜堆，所述电渗析膜堆的两侧设有阳极板和阴极板形成电渗析装置，所述电渗析装置与电源连接；所述电渗析膜堆右左至右边依次包括双极膜一、单价阴离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、单价阳离子交换膜和双极膜二，所述双极膜一、阴离子交换膜、单价阴离子交换膜、阳离子交换膜、单价阳离子交换膜和双极膜二之间通过流道隔网间隔并分别形成酸室、硫酸钠室、料液室、氯化物室和碱室；所述酸室和碱室分别与酸室液和碱室液连接，所述料液室通过管路与脱硫废水连接，所述硫酸钠室和氯化物室与氯化钠溶液相连；所述渗析膜堆两侧的阳极板和阴极板分别与双极膜一和双极膜二形成极室，且阳极板和阴极板对应的极室之间串联，所述极室连接极室液；所述酸室、硫酸钠室、料液室、氯化物室、碱室和极室之间的溶液与其对应的酸室液、氯化钠溶液、脱硫废水、碱室液之间通过蠕动泵形成循环流动。

4、优选地，所述料液室内设有电导率传感器，所述电导率传感器用于监测料液室内的电导率。

5、优选地，所述酸室液与碱室液所用体积比为1:1，酸碱液在膜堆内循环，直至达到相应产品浓度。

6、优选地，所述极室液采用硫酸钠溶液，所述酸室及碱室初始溶液采用纯水。

7、优选地，所述硫酸钠溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。

8、本专利技术还提供了利用多功能电渗析装置的软化脱硫废水再生酸碱的方法，方法如下：

9、s1：脱硫废水处理：将脱硫废水通过管道通入电渗析装置的料液室中，从料液室通道的出水为淡水作为循环冷却塔用水或脱硫塔给水；利用阴离子交换膜和阳离子交换膜将进入料液室内脱硫废水中的阴离子和阳离子分开，同时以膜分离性能、离子迁移速率来评价离子交换膜的性能；

10、s2：利用单价阴离子交换膜将cl-与so42-分开，单价阳离子交换膜将mg2+、ca2+与na+分开，同时考察单价选择性离子交换膜的分离效率；

11、s3：利用双极膜制备盐酸和硫酸：将氯化钠溶液通入到硫酸钠室和氯化物室中，所述硫酸钠室2通道产生的硫酸钠形成极室液进入极室中；所述氯化物室通道产水经外接的电渗析系统进一步浓缩处理，得到氯化物浓盐水，电渗析系统中的产水在电厂回用；将纯水分别通入到酸室和碱室中产生盐酸与氢氧化钠。

12、优选地，所述酸室液与碱室液所用体积比为1:1，酸碱液在膜堆内循环，直至达到相应产品浓度。

13、优选地，所述电源对电渗析装置的阳极板和阴极板施加恒定电流，使料液流速控制在10～100ml/min，电流密度控制在10～50ma/cm2，进行脱硫废水处理和盐酸与氢氧化钠的生产。

14、优选地，在生产过程中，通过料液室内的电导率传感器监测料液室的电导率。

15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

16、(1)通过本专利技术的多功能电渗析装置大大缩短了脱硫废水处理流程，有效地减少了药剂投加量，具有经济价值。

17、(2)本专利技术生产的酸碱可用于电厂离子交换树脂再生，实现了脱硫废水的零排放及资源化利用，具有环保意义。

18、本专利技术通过采用离子交换膜、单价选择性离子交换膜和双极膜组合，首先利用阴离子交换膜和阳离子交换膜将脱硫废水中的阴离子和阳离子分开，同时以膜分离性能、离子迁移速率来评价离子交换膜的性能；其次利用单价阴离子交换膜将cl-与so42-分开，单价阳离子交换膜将mg2+、ca2+与na+分开，同时考察单价选择性离子交换膜的分离效率；最后利用双极膜制备盐酸和硫酸。本专利技术设计能够有效缩短脱硫废水处理流程，减少药剂投加量，实现物质资源化，兼具经济性与环保价值。

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【技术保护点】

1.一种多功能电渗析装置，其特征在于，包括电渗析膜堆，所述电渗析膜堆的两侧设有阳极板和阴极板形成电渗析装置，所述电渗析装置与电源连接；所述电渗析膜堆右左至右边依次包括双极膜一、单价阴离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、单价阳离子交换膜和双极膜二，所述双极膜一、阴离子交换膜、单价阴离子交换膜、阳离子交换膜、单价阳离子交换膜和双极膜二之间通过流道隔网间隔并分别形成酸室(1)、硫酸钠室(2)、料液室(3)、氯化物室(4)和碱室(5)；所述酸室(1)和碱室(5)分别与酸室液和碱室液连接，所述料液室(3)通过管路与脱硫废水连接，所述硫酸钠室(2)和氯化物室(4)与氯化钠溶液相连；所述渗析膜堆两侧的阳极板和阴极板分别与双极膜一和双极膜二形成极室，且阳极板和阴极板对应的极室之间串联，所述极室连接极室液；所述酸室(1)、硫酸钠室(2)、料液室(3)、氯化物室(4)、碱室(5)和极室之间的溶液与其对应的酸室液、氯化钠溶液、脱硫废水、碱室液之间通过蠕动泵形成循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电渗析装置，其特征在于，所述料液室(3)内设有电导率传感器，所述电导率传感器用于监测料液室(3)内的电导率。

3.根据权利要求1所述的一种多功能电渗析装置，其特征在于，所述酸室液与碱室液所用体积比为1:1，酸碱液在膜堆内循环，直至达到相应产品浓度。

4.根据权利要求3所述的一种多功能电渗析装置，其特征在于，所述酸室液采用硫酸钠溶液，所述碱室液采用纯水。

5.根据权利要求4所述的一种多功能电渗析装置，其特征在于，所述硫酸钠溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。

6.一种多功能电渗析装置的软化脱硫废水再生酸碱的方法，其特征在于，方法如下：

7.根据权利要求5所述的一种多功能电渗析装置的软化脱硫废水再生酸碱的方法，其特征在于，所述酸室(1)和碱室(5)内溶液的体积相同。

8.根据权利要求5所述的一种多功能电渗析装置的软化脱硫废水再生酸碱的方法，其特征在于，所述电源对电渗析装置的阳极板和阴极板施加恒定电流，使料液流速控制在10～100mL/min，电流密度控制在10～50mA/cm2，进行脱硫废水处理和盐酸与氢氧化钠的生产。

9.根据权利要求5所述的一种多功能电渗析装置的软化脱硫废水再生酸碱的方法，其特征在于，在生产过程中，通过料液室(3)内的电导率传感器监测料液室(3)的电导率。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种多功能电渗析装置，其特征在于，所述料液室(3)内设有电导率传感器，所述电导率传感器用于监测料液室(3)内的电导率。

3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏庆，刘莹，周振，丁颖，张晨冰，汪洋，何宇，张亦伟，郑昀亚，赵晓丹，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：

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