一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝。其采用如下步驟：一級過濾：將廢酸液過濾初步分離出廢酸中的懸浮物、油脂、膠體物質(zhì)；二級過濾：用精密過濾器進一步去除一級過濾穿透液中的殘留顆粒物；酸阻滯分離：將過濾后的廢酸液經(jīng)酸阻滯分離裝置進行處理，酸阻滯分離裝置中裝有酸阻滯載體SEW?501，該載體負載有磺酸根和季氨基，廢酸液在經(jīng)過酸阻滯分離裝置時廢酸液中的酸分子被阻滯在酸阻滯載體上，廢酸液中的其他雜質(zhì)穿過酸阻滯載體以穿透液形式流出酸阻滯分離裝置，從而將廢酸液中的酸分子阻滯在酸阻滯分離裝置中；當(dāng)酸阻滯載體飽和后，將解析水泵入酸阻滯分離裝置內(nèi)將阻滯在酸阻滯載體上的酸分子解析出，最終產(chǎn)出純凈酸。
【專利說明】
一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，特別涉及金屬表面處理、濕法冶金、化工等行業(yè)的廢酸資源化回收工藝，屬于工業(yè)廢酸資源化回收技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及一種工業(yè)廢酸資源化回收處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的緊張、資源的短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)重，環(huán)保已成為全球性的問題，受到全社會全人類的關(guān)注。而在金屬表面處理、濕法冶金、化工等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的廢酸，如:在金屬精加工行業(yè)，常用硫酸、硝酸、鹽酸等強無機酸來去除金屬表面氧化物，以減少對后續(xù)生產(chǎn)操作的影響。當(dāng)酸液中的金屬達到一定的濃度后，因處理效果達不到工藝要求，酸液需要重新配制和更換。在這個過程中產(chǎn)生大量的廢酸液，這些廢酸液中由于含有較高濃度的酸和金屬，對環(huán)境造成一定的威脅，需要進一步處理。在礦山、冶煉、鈦白等行業(yè)，常用無極強酸將原礦石溶解，以便后續(xù)生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品。我國每年大約要排出的廢酸溶液上百萬噸，廢酸液中除含有相當(dāng)數(shù)量的游離酸外，還富含懸浮物、膠體及相應(yīng)的溶解態(tài)金屬土卜
ΠΤΤ.0
[0003]廢酸直接排放不僅會污染環(huán)境，并且會浪費寶貴資源。針對不同行業(yè)產(chǎn)生的廢酸，一般會采取不同的處理工藝，目前廣泛應(yīng)用的酸處理工藝有:
[0004](I)酸堿中和法:采用石灰、電石渣、燒堿或其他行業(yè)產(chǎn)生的堿性廢水，通過酸堿中和原理，中和產(chǎn)生的廢酸。該方法雖然簡便易行，但需要消耗大量的堿，運行費用高昂，且會帶來固體廢棄物等二次污染的問題；
[0005](2)蒸發(fā)濃縮法:由于廢酸中金屬鹽濃度較高，其會隨廢酸不斷濃酸而析出，析出的金屬鹽易堵塞濃縮裝置，使得廢酸濃縮裝置無法穩(wěn)定運行；同時蒸發(fā)濃縮法由于能耗較高，導(dǎo)致噸酸處理費用較高；
[0006](3)擴散滲析法:利用離子交換膜對不同離子的選擇透過性不同，實現(xiàn)酸與鹽的分離;實驗室試驗表明，控制合適的進酸條件，擴散滲析法可回收90%以上的游離酸，同時對金屬鹽的去除率達60%以上。但在工程化運行中，由于廢酸中所含雜質(zhì)較多，導(dǎo)致擴散滲析膜工作壽命僅僅為1-2年，使得膜更換頻繁，大大增加了運行費用。處理量小、膜壽命短、易老化破損、性價比過高等原因，極大的限制了該法在工業(yè)廢酸處理中的推廣應(yīng)用。
[0007](4)酸阻滯法:酸阻滯法是以強堿性陰離子交換樹脂的酸阻滯作用為核心機理，利用游離酸及金屬酸鹽在樹脂層內(nèi)運動速度不同，游離酸速度慢于金屬酸鹽，進而將游離酸與金屬酸鹽分離開。該方法酸的回收率為70%_80%，金屬去除率為60%_70%。但是由于酸阻滯法對所選用的強堿性陰離子交換樹脂具有特殊要求，要求其粒度均勻且粒徑極小，目前國內(nèi)生產(chǎn)的強堿性陰離子交換樹脂并不能滿足該要求，只能從國外進口，導(dǎo)致酸阻滯法由于核心酸阻滯樹脂的成本原因，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。同時，以強堿性陰離子交換樹脂為核心的酸阻滯法金屬離子脫除率僅為60%-70%，一些對金屬離子脫除率要求更高的行業(yè)如鈦白、濕法冶金、化工等行業(yè)也無法采用該技術(shù)。
[0008]綜上可以看出，目前在廢酸資源化處理領(lǐng)域推廣的工藝，存在的諸如酸回收率低、回收濃度低、金屬離子脫除率低、投資費用高、運行費用高、產(chǎn)生二次污染等問題，大大限制了以上方法在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種酸回收率高、金屬分離率高、處理費用低的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝。
[0010]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征如下:
[0011](I)—級過濾:將廢酸液經(jīng)過多介質(zhì)過濾器或耐酸超濾膜過濾，初步分離出廢酸中的懸浮物、油脂、膠體物質(zhì)；
[0012](2) 二級過濾:利用過濾精度為Ium的精密過濾器，進一步去除一級過濾穿透液中的殘留顆粒物；
[0013](3)酸阻滯分離:將經(jīng)步驟2過濾后的廢酸液經(jīng)過酸阻滯分離裝置進行處理，所述酸阻滯分離裝置中裝有酸阻滯載體SEW-501，所述酸阻滯載體SEW-501為納米復(fù)合載體，其負載有磺酸根和季氨基，廢酸液在經(jīng)過酸阻滯分離裝置時廢酸液中的酸分子被阻滯在所述酸阻滯載體SEW-501上，廢酸液中的其他雜質(zhì)穿過所述酸阻滯載體SEW-501以穿透液形式流出酸阻滯分離裝置，從而將廢酸液中的酸分子阻滯在酸阻滯分離裝置中；當(dāng)所述酸阻滯載體SEW-501飽和后，將解析水栗入酸阻滯分離裝置內(nèi)，阻滯在酸阻滯載體SEW-501上的酸分子從酸阻滯載體上解析，進入解析水中，最終產(chǎn)出純凈酸。
[0014]本發(fā)明中，通過一級過濾處理和二級過濾處理將廢酸中的懸浮物、油脂、膠體物質(zhì)、微小懸浮物、細菌等雜質(zhì)去除，然后在酸阻滯分離裝置中利用酸阻滯載體SEW-501對廢酸液進行酸阻滯回收處理，廢酸液中的酸分子被阻滯在酸阻滯分離裝置中，廢酸液中的其他雜質(zhì)以穿透液形式流出酸阻滯分離裝置，通過對阻滯在酸阻滯載體SEW-501上的酸分子進行脫附，最終產(chǎn)出純凈酸。本發(fā)明中所采用的酸阻滯載體SEW-501本身為現(xiàn)有技術(shù)，是一種具有特殊的雙荷電體系的雙性球形載體，其是以一定量苯乙烯為聚合單體，以一定量二乙烯苯為交聯(lián)劑，以聚乙烯醇為分散劑，加入一定比例的甲苯、二甲苯、液蠟等作為致孔劑，并加入一定量NaCl溶液，通過控制攪拌機的攪拌速度，在引發(fā)劑存在的前提下，進行懸浮聚合，反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)洗滌、氯甲基化、氨化、磺化而制得，其既負載有磺酸根(-SO3H),又負載有季氨基(-NH4+)，是一種具有三維立體多孔骨架結(jié)構(gòu)的球形顆粒。
[0015]工業(yè)廢酸中有用酸主要分為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫氟酸等，針對廢酸中游離酸與金屬鹽的電荷特性，本發(fā)明將SEW-501作為酸阻滯載體，因載體既含有磺酸根(-SO3H),又含有季氨基(-NH4+)，這兩種基團彼此接近，可以互相結(jié)合，遇到溶液中的離子又可同時與陽、陰離子進行交換，而磺酸根(-SO3H)與氫離子H+的結(jié)合力強于其他金屬陽離子，因此在處理工業(yè)廢酸時，酸阻滯載體SEW-501中的磺酸根(-SO3H)會優(yōu)先與廢酸中的氫離子H+結(jié)合，確保酸阻滯載體優(yōu)先吸附游離酸而讓金屬離子透過，因此酸阻滯載體SEW-501對金屬離子分離率高，可達90%~95%,而酸阻滯載體SEW-501中的季氨基會與廢酸中的酸根陰離子結(jié)合；同時，由于雙性酸阻滯載體對游離酸的阻滯作用既存在于載體顆粒表面、也存在于載體顆粒內(nèi)部，其對酸的阻滯效率明顯高于常規(guī)的強堿性陰離子樹脂，且相同量的SEW-501載體所能處理的廢酸量是現(xiàn)有強堿性陰離子交換樹脂的1.5-2倍，進而確保其運行費用更低。由于酸阻滯載體SEW-501中的兩種官能團結(jié)合力較弱，通過純水淋洗，即可實現(xiàn)載體的再生，氫離子與酸根離子進入純水中，成為再生酸，廢酸中的金屬離子及相應(yīng)電荷量的酸根離子則穿過載體層進入穿透液，進行后續(xù)處理。
[0016]進一步的，所述酸阻滯載體SEW-501是以苯乙烯為聚合單體，以二乙烯苯為交聯(lián)劑，以聚乙烯醇為分散劑，加入一定比例的甲苯、二甲苯、液蠟等作為致孔劑，并加入一定量的NaCl溶液，通過控制攪拌機的攪拌速度，在引發(fā)劑存在的條件下，進行懸浮聚合，然后將懸浮聚合后的反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)洗滌、氯甲基化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、磺化反應(yīng)后制得，其中，所述致孔劑的重量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的70%-150%，所述分散劑的重量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的0.5%-2.0%，所述NaCl溶液質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為4%-6%，其質(zhì)量為二乙烯苯、苯乙烯和致孔劑質(zhì)量之和的150%?300%。
[0017]所述引發(fā)劑為過氧化苯甲?；蚺嫉惗‰?，其重量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的 0.5%-1.1%ο
[0018]所述攪拌速度為800-1000r/min，該攪拌速度可確保載體顆粒粒度介于0.1mm?
0.3mm ο
[0019]所述的洗滌是將經(jīng)懸浮聚合后的反應(yīng)產(chǎn)物置于提取液中浸取10-20小時，提取出致孔劑，然后再進行100°C水洗，水洗時間為10-20小時，之后進行干燥，干燥時間為8-10小時，制得共聚物球體;所述提取液為丙酮、甲醇、石油醚中的任意一種或幾種的混合物。優(yōu)選的是，所述提取液為丙酮、石油醚的混合物，其質(zhì)量比為:1:1?1:0.5。
[0020]所述氯甲基化反應(yīng)是在常溫下將經(jīng)洗滌后制得的共聚物球體在氯甲醚中溶脹3-4小時，再加入氯化鋅，并升溫到40?50°C，保溫反應(yīng)20?25小時，其中，所述共聚物球體與氯甲醚的質(zhì)量比為1:2.5-4，所述氯化鋅的質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的40%?60%。
[0021]所述的氨化反應(yīng)是在反應(yīng)器中加入二甲基乙醇胺，其投加質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的60%?90%，控制溫度為30?40°C，反應(yīng)20-30小時，然后對反應(yīng)物進行水洗并干燥。
[0022 ]所述磺化反應(yīng)是向反應(yīng)器內(nèi)加入質(zhì)量分數(shù)為93 %的工業(yè)硫酸，工業(yè)硫酸的投加量為共聚物球體質(zhì)量的80%?120%，在二氯乙烷作為溶脹劑的情況下，控制溫度為70?800C，反應(yīng)8-10小時后，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥。
[0023]本發(fā)明還提供了一種工業(yè)廢酸資源化回收處理裝置，其采用的技術(shù)方案是:包括廢酸儲箱、多介質(zhì)過濾器、過濾精度為Ium的精密過濾器、酸阻滯分離裝置、穿透液儲箱、多介質(zhì)反沖洗儲箱、解析水儲箱、產(chǎn)酸儲箱，所述廢酸儲箱通過廢酸進水栗及連通管路與所述多介質(zhì)過濾器的進水口連接，所述多介質(zhì)過濾器的出水口通過管路與所述精密過濾器的進水口連接，所述精密過濾器的出水口通過管路與所述酸阻滯分離裝置的進水口連接，所述酸阻滯分離裝置的穿透液出口與所述穿透液儲箱連接;所述解析水儲箱通過解析水栗及管路與所述酸阻滯分離裝置連通，所述酸阻滯分離裝置的酸出口通過管路與所述產(chǎn)酸儲箱連接;所述多介質(zhì)反沖洗儲箱通過多介質(zhì)反洗栗及管路與所述多介質(zhì)過濾器底部的反洗水進口連接;所述酸阻滯分離裝置內(nèi)裝填有酸阻滯載體SEW-501，所述酸阻滯載體SEW-501為納米復(fù)合載體，其負載有磺酸根和季氨基。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益的效果:
[0025]1.工藝過程能耗低:采用本發(fā)明的回收處理工藝在常溫下即可進行，比采用加熱或冷凍法回收廢酸工藝更加節(jié)能；
[0026]2.工藝簡捷有效:采用納米復(fù)合載體進行廢酸阻滯分離，利用納米載體的負載官能團的阻滯作用，將酸分子與金屬雜質(zhì)分離，金屬雜質(zhì)分離率高，廢酸回收率高，能產(chǎn)出與廢酸濃度接近的純凈酸；
[0027]3.廢酸中雜質(zhì)回收再利用:經(jīng)過酸阻滯分離裝置分離的雜質(zhì)大多可以用于回收資源再利用。如酸洗行業(yè)廢酸分離出的雜質(zhì)FeSO4可以制作鐵紅；
[0028]4.經(jīng)濟效益顯著:本發(fā)明的設(shè)備投資少，占地面積小，處理能力大，處理廢酸的同時還可副產(chǎn)有用產(chǎn)品，經(jīng)濟效益顯著；
[0029]5.環(huán)境效益顯著:本發(fā)明的工藝過程不產(chǎn)生任何新的危害環(huán)境的有害物質(zhì)，實現(xiàn)了廢酸回收再生、資源循環(huán)再利用，兼顧環(huán)保與經(jīng)濟效益。
[0030]而相比較現(xiàn)有的基于離子交換樹脂的酸阻滯工藝，本發(fā)明具有的顯著優(yōu)點是:
[0031]1.系統(tǒng)投資費用更低:本發(fā)明采用雙電荷體系酸阻滯載體SEW-501來替代現(xiàn)有酸阻滯工藝中的強堿性陰離子樹脂，酸阻滯載體SEW-501在應(yīng)用中對粒度要求不苛刻，載體的成球率高，載體生產(chǎn)成本明顯低于均粒強堿性陰離子樹脂，進而確保了本發(fā)明工藝的投資費用低于傳統(tǒng)酸阻滯工藝；
[0032]2.運行穩(wěn)定性更高:傳統(tǒng)酸阻滯法的預(yù)處理不完備，僅僅采用壓濾機或精密過濾器作為粗處理，其預(yù)處理過濾精度僅為微米級，一些微米級大小的懸浮物進入后續(xù)酸阻滯系統(tǒng)后，嚴(yán)重影響了強堿性陰離子樹脂的酸阻滯性能，進而影響了傳統(tǒng)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性；本發(fā)明通過采用“多介質(zhì)+精密過濾”或“耐酸超濾+Ium精密過濾”雙重過濾的方式，能夠保證系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，尤其是針對膠體物質(zhì)含量高的廢酸，采用“耐酸超濾+Ium精密過濾”可確保顆粒粒徑為10-1OOOnm左右的膠體物質(zhì)被有效截留，確保這部分污染物不會進入后續(xù)酸阻滯系統(tǒng)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行；
[0033]3.運行周期長、運行費用更低:由于本發(fā)明中的雙性酸阻滯載體對游離酸的阻滯作用既存在于載體顆粒表面、也存在于載體顆粒內(nèi)部，其對酸的阻滯效率會明顯高于現(xiàn)有酸阻滯工業(yè)中的強堿性陰離子樹脂，且相同量的SEW-501載體所能處理的廢酸量是現(xiàn)有強堿性陰離子交換樹脂的I.5-2倍，進而確保其運行費用更低；
[0034]4.金屬分離率更高、再生酸純度更高、酸回收率高:本發(fā)明中的SEW-501載體既含有磺酸根(-SO3H),又含有季氨基(-NH4+)，這兩種基團彼此接近，可以互相結(jié)合，遇到溶液中的離子又可同時與陽、陰離子進行交換，而磺酸根(-SO3H)與氫離子H+的結(jié)合力強于其他金屬陽離子，因此在處理工業(yè)廢酸時，載體SEW-501會優(yōu)先與廢酸中的氫離子H+結(jié)合，確保酸阻滯載體優(yōu)先吸附游離酸而讓金屬離子透過，因此本發(fā)明工藝中金屬離子分離率高，可達90 %-95 %，僅有5%-10%左右金屬離子殘留在載體層內(nèi)進而進入再生酸中，再生酸的純度更高，同時酸回收率高。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中的廢酸回收處理工藝的工藝流程圖；
[0036]圖中，1-廢酸儲箱、2-廢酸進水栗、3-多介質(zhì)過濾器、4-精密過濾器、5-酸阻滯分離裝置、6-穿透液儲箱、7-多介質(zhì)反沖洗儲箱、8-多介質(zhì)反洗栗、9-解析水儲箱、10-解析水栗、11-產(chǎn)酸儲箱。
【具體實施方式】
[0037]下面通過非限定性的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明:
[0038]如附圖1所示，一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝裝置，該裝置包括廢酸儲箱1、多介質(zhì)過濾器3、過濾精度為Ium的精密過濾器4、酸阻滯分離裝置5、穿透液儲箱6、多介質(zhì)反沖洗儲箱7、解析水儲箱9、產(chǎn)酸儲箱11，所述廢酸儲箱I通過廢酸進水栗2及連通管路與所述多介質(zhì)過濾器3的進水口連接，所述多介質(zhì)過濾器3的出水口通過管路與所述精密過濾器4的進水口連接，所述精密過濾器4的出水口通過管路與所述酸阻滯分離裝置5底部的進水口連接，所述酸阻滯分離裝置5的廢液出口與所述穿透液儲箱6連接;所述解析水儲箱9通過解析水栗10及管路與所述酸阻滯分離裝置5連通，所述酸阻滯分離裝置5的酸出口通過管路與所述產(chǎn)酸儲箱11連接;所述多介質(zhì)反沖洗儲箱7通過多介質(zhì)反洗栗8及管路與所述多介質(zhì)過濾器3底部的反洗水進口連接;所述酸阻滯分離裝置5內(nèi)裝填有酸阻滯載體SEW-501，所述酸阻滯載體SEW-501負載有磺酸根和季氨基。
[0039]本發(fā)明中采用的酸阻滯載體SEW-501是一種具有雙荷電體系的雙性球形載體，是一種納米復(fù)合載體，其是以一定量苯乙烯或丙烯腈為聚合單體，一定量二乙烯苯為交聯(lián)劑，以聚乙烯醇為分散劑，加入一定比例的甲苯、二甲苯、液蠟作為致孔劑，并加入一定量的NaCl溶液，通過控制攪拌機的攪拌速度，在引發(fā)劑存在的前提下，進行懸浮聚合，懸浮聚合反應(yīng)后的反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)洗滌、氯甲基化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、磺化反應(yīng)所制得的一種既具有磺酸根(-SO3H)、又具有季氨基(-NH4+)的具有三維立體多孔骨架結(jié)構(gòu)的球形顆粒。其中，優(yōu)選的是，所述分散劑為聚乙烯醇，其用量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的0.5%-2.0%，聚乙烯醇的聚合度優(yōu)選為1000?2000，其醇解度優(yōu)選為80%?85%，該參數(shù)的聚乙烯醇優(yōu)異的分散性能可確保懸浮共聚法所產(chǎn)生的顆粒粒度均勻;所述致孔劑的重量優(yōu)選為二乙烯苯和苯乙烯總重量的70%-150%;所述引發(fā)劑優(yōu)選為過氧化苯甲?；蚺嫉惗‰妫渲亓繛槎蚁┍胶捅揭蚁┛傊亓康?.5%-1.1%;所述NaCl溶液質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為4%-6%，其用量為苯乙烯、二乙烯苯和致孔劑總重量的150 %?300% ;所述攪拌速度優(yōu)選為800-1000r/min，以確保載體顆粒粒度介于0.1mm?0.3mm;所述的洗滌是將經(jīng)懸浮聚合后的反應(yīng)產(chǎn)物置于提取液中浸取10-20小時，提取出致孔劑，然后再進行100°C水洗，水洗時間為10-20小時，之后進行干燥，干燥時間為8-10小時，制得共聚物球體，所述提取液為丙酮、甲醇、石油醚中的任意一種或幾種的混合物，所述提取液優(yōu)選為丙酮、石油醚質(zhì)量比為1:1?1:
0.5混合物;所述氯甲基化反應(yīng)是在常溫下將經(jīng)洗滌后制得的共聚物球體在氯甲醚中溶脹3-4小時，再加入氯化鋅，并升溫到40?50°C，保溫反應(yīng)20?25小時，其中，所述共聚物球體與氯甲醚的質(zhì)量比為1:2.5-4，所述氯化鋅的質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的40%?60%;所述的氨化反應(yīng)是在反應(yīng)器中加入二甲基乙醇胺，其投加質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的60 %?90 %，控制溫度為30?40°C，反應(yīng)20-30小時，然后對反應(yīng)物進行水洗并干燥;所述磺化反應(yīng)是向反應(yīng)器內(nèi)加入質(zhì)量百分比為93%的工業(yè)硫酸，工業(yè)硫酸的投加量為共聚物球體質(zhì)量的80%?120%，在溶脹劑存在的情況下，控制溫度為70?80°C，反應(yīng)8-10小時后，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，所述溶脹劑優(yōu)選為二氯乙烷。
[0040]下面通過實施例說明酸阻滯載體SEW-501的具體制備工藝:
[0041 ] 實施例1
[0042](I)懸浮共聚
[0043]在3000L的聚合反應(yīng)釜中，加入1275kg、質(zhì)量百分比為4%的NaCl溶液，加入聚合度為1000、醇解度優(yōu)選為80%的聚乙烯醇2.5kg，加熱到55°C，使聚乙烯醇充分分散于溶液中；加入質(zhì)量百分比為50%的二乙烯苯235kg，苯乙烯265kg，液蠟125kg，甲苯125kg，二甲苯10kg，過氧化苯甲酰2.5kg，混合均勾，保持溫度為45?55°C，同時，攪拌機以800r/min恒速進行攪拌，攪拌lh。
[0044]Ih后，將溫度提升至770C，并保溫4h;然后，將溫度提升至87°C，并保溫3h;再將溫度提升至97°C，保溫5h，之后將反應(yīng)釜內(nèi)的NaCl溶液放出，制備得共聚球體I。
[0045](2)洗滌與干燥
[0046]將步驟I中得到的共聚球體I轉(zhuǎn)移至3000L蒸餾釜中，加入100kg丙酮與石油醚的混合液，其中，丙酮為500kg，石油醚為500kg ；浸取時間為1h后，將提取液丙酮與石油醚放出，向蒸餾釜中加入1000L純水，并加熱至100°C，水蒸10h，將殘留的丙酮與石油醚蒸出；
[0047]將蒸出致孔劑的聚合物球體I轉(zhuǎn)移入真空干燥機，干燥8小時后，得到共聚球體Π，將共聚球體Π送入篩分機進行篩分，選取粒徑為0.05-0.1mm的共聚球體ΙΠ。
[0048](3)氯甲基化
[0049]在10-25°C下，取400kg共聚球體ΙΠ在100kg氯甲醚中溶脹4h后，加入160kg氯化鋅，升溫到45 0C，保溫反應(yīng)25h;對反應(yīng)產(chǎn)物進行水洗處理，制得共聚球體IV;
[0050](4)氨化
[0051 ] 在10-25°C下，取400kg共聚球體IV置于2000L反應(yīng)釜中，加入240kg二甲基乙醇胺，緩慢升溫至40°C，并保溫，反應(yīng)20h后，對反應(yīng)物進行水洗處理并干燥，制得共聚球體V ;
[0052](5)磺化
[0053]在10-25 0C下，取400kg共聚球體V置于2000L反應(yīng)釜中，加入320kg質(zhì)量百分比為93 %的工業(yè)硫酸，并同時加入400kg二氯乙烷，緩慢升溫至70°C，并保溫反應(yīng)8h，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，制得目標(biāo)產(chǎn)品SEW-501雙性載體。所制備的SEW-501載體既負載有磺酸根(-SO3H)，又負載有季氨基(-NH4+)。
[0054]實施例2
[0055](I)懸浮共聚
[0056]在7000L的聚合反應(yīng)釜中，加入5250kg質(zhì)量濃度為6%的NaCl溶液，加入聚合度為2000、醇解度優(yōu)選為85 %的聚乙烯醇14kg，加熱到55°C，使聚乙烯醇充分分散于溶液中；加入質(zhì)量百分比為60%的二乙稀苯335kg，苯乙稀365kg，液錯445kg，甲苯345kg，二甲苯260kg、過氧化苯甲酰7.7kg，混合均勾，保持溫度為45?55°C，同時，攪拌機以1000r/min恒速進行攪拌，攪拌lh。
[0057]Ih后，將溫度提升至77°C，并保溫4.5h;然后，將溫度提升至87 V，并保溫3.5h;再將溫度提升至97°C，保溫6.5h，之后將反應(yīng)釜內(nèi)的NaCl溶液放出，制備得共聚球體I。
[0058](2)洗滌與干燥
[0059]將步驟I中得到的共聚球體I轉(zhuǎn)移至3000L蒸餾釜中，加入1200kg丙酮與石油醚的混合液，其中，丙酮為800kg，石油醚為400kg ；浸取時間為20h后，將提取液丙酮與石油醚放出，向蒸餾釜中加入1200L純水，并加熱至100°C，水蒸20h，將殘留的丙酮與石油醚蒸出；
[0060]將蒸出致孔劑的聚合物球體I轉(zhuǎn)移入真空干燥機，干燥1h后，得到共聚球體Π，將共聚球體π送入篩分機進行篩分，選取粒徑為0.05-0.1mm的共聚球體m。
[0061 ] (3)氯甲基化
[0062]在10-25 0C下，取500kg共聚球體ΙΠ在2000kg氯甲醚中溶脹3h后，加入300kg氯化鋅，升溫到50 0C，保溫反應(yīng)20h;對反應(yīng)產(chǎn)物進行水洗處理，制得共聚球體IV;
[0063](4)氨化
[0064]在10-25°C下，取500kg共聚球體IV置于2000L反應(yīng)釜中，加入450kg二甲基乙醇胺，緩慢升溫至40°C，并保溫，反應(yīng)23h后，對反應(yīng)物進行水洗處理并干燥，制得共聚球體V ;
[0065](5)磺化
[0066]在10-25 0C下，取500kg共聚球體V置于2000L反應(yīng)釜中，加入600kg質(zhì)量百分比濃度為93 %的工業(yè)硫酸，并同時加入500kg二氯乙烷，緩慢升溫至80 0C，并保溫反應(yīng)1h，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，制得目標(biāo)產(chǎn)品SEW-501雙性載體。所制備的SEW-501載體既負載有磺酸根(-SO3H)，又負載有季氨基(-NH4+)。
[0067]實施例3
[0068](I)懸浮共聚
[0069]在5000L的聚合反應(yīng)釜中，加入4400kg質(zhì)量濃度為5 %的NaCl溶液，加入聚合度為1500、醇解度優(yōu)選為83%的聚乙烯醇10kg，加熱到55°C，使聚乙烯醇充分分散于溶液中；加入質(zhì)量百分比為70%的二乙烯苯400kg，苯乙烯600kg，液蠟450kg，甲苯400kg，二甲苯350kg，過氧化苯甲酰10kg，混合均勾，保持溫度為45?55°C，同時，攪拌機以900r/min恒速進行攪拌，攪拌1.5h。
[0070]1.5h后，將溫度提升至77 0C，并保溫5h;然后，將溫度提升至88 °C，并保溫4h;再將溫度提升至97°C，保溫7h，之后將反應(yīng)釜內(nèi)的NaCl溶液放出，制備得共聚球體I。
[0071](2)洗滌與干燥
[0072]將步驟I中得到的共聚球體I轉(zhuǎn)移至3000L蒸餾釜中，加入1200kg丙酮與石油醚的混合液，其中，丙酮為700kg，石油醚為500kg;浸取時間為15h后，將提取液丙酮與石油醚放出，向蒸餾釜中加入1300L純水，并加熱至100°C，水蒸15h，將殘留的丙酮與石油醚蒸出；
[0073]將蒸出致孔劑的聚合物球體I轉(zhuǎn)移入真空干燥機，干燥9h后，得到共聚球體Π，將共聚球體π送入篩分機進行篩分，選取粒徑為0.05-0.1mm的共聚球體m。
[0074](3)氯甲基化
[0075]在10-25°C下，取900kg共聚球體ΙΠ在3000kg氯甲醚中溶脹3.5h后，加入500kg氯化鋅，升溫到45 0C，保溫反應(yīng)22h;對反應(yīng)產(chǎn)物進行水洗處理，制得共聚球體IV;
[0076](4)氨化
[0077]在10_25°C下，取900kg共聚球體IV置于2000L反應(yīng)釜中，加入630kg二甲基乙醇胺，緩慢升溫至40°C，并保溫，反應(yīng)25h后，對反應(yīng)物進行水洗處理并干燥，制得共聚球體V ;
[0078](5)磺化
[0079]在10_25°C下，取900kg共聚球體V置于2000L反應(yīng)釜中，加入900kg質(zhì)量濃度為93 %工業(yè)硫酸，并同時加入900kg二氯乙烷，緩慢升溫至75 °C，并保溫反應(yīng)9h，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，制得目標(biāo)產(chǎn)品SEW-501雙性載體。所制備的SEW-501載體既負載有磺酸根(-SO3H),又負載季氨基(-順+)。實施例4
[0080](I)懸浮共聚[0081 ] 在5000L的聚合反應(yīng)釜中，加入3800kg質(zhì)量濃度為5.5%的NaCl溶液，加入聚合度為1800、醇解度優(yōu)選為84%的聚乙烯醇11kg，加熱到55°C，使聚乙烯醇充分分散于溶液中；加入質(zhì)量百分比為65%的二乙烯苯500kg，苯乙烯500kg，液蠟400kg，甲苯250kg，二甲苯250kg，過氧化苯甲酰9kg，混合均勾，保持溫度為45?55°C，同時，攪拌機以950r/min恒速進行攪拌，攪拌1.3h。
[0082]1.3h后，將溫度提升至77 V，并保溫4.5h;然后，將溫度提升至88 V，并保溫4.5h;再將溫度提升至97°C，保溫7.5h，之后將反應(yīng)釜內(nèi)的NaCl溶液放出，制備得共聚球體I。
[0083](2)洗滌與干燥
[0084]將步驟I中得到的共聚球體I轉(zhuǎn)移至2000L蒸餾釜中，加入IlOOkg丙酮與石油醚的混合液，其中，丙酮為650kg，石油醚為450kg;浸取時間為13h后，將提取液丙酮與石油醚放出，向蒸餾釜中加入1000L純水，并加熱至100°C，水蒸14h，將殘留的丙酮與石油醚蒸出；
[0085]將蒸出致孔劑的聚合物球體I轉(zhuǎn)移入真空干燥機，干燥9.7h后，得到共聚球體Π，將共聚球體Π送入篩分機進行篩分，選取粒徑為0.05-0.1mm的共聚球體m。
[0086](3)氯甲基化
[0087]在10-25°C下，取950kg共聚球體ΙΠ在3325kg氯甲醚中溶脹3.3h后，加入522.5kg氯化鋅，升溫到43 0C，保溫反應(yīng)24h;對反應(yīng)產(chǎn)物進行水洗處理，制得共聚球體IV;
[0088](4)氨化
[0089]在10-25°C下，取950kg共聚球體IV置于2000L反應(yīng)釜中，加入807.5kg二甲基乙醇胺，緩慢升溫至40°C，并保溫，反應(yīng)27h后，對反應(yīng)物進行水洗處理并干燥，制得共聚球體V ;
[0090](5)磺化
[0091]在10-25°C下，取950kg共聚球體V置于2000L反應(yīng)釜中，加入1045kg質(zhì)量濃度為93 %工業(yè)硫酸，并同時加入100kg二氯乙烷，緩慢升溫至760C，并保溫反應(yīng)9.5h，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，制得目標(biāo)產(chǎn)品SEW-501雙性載體。
[0092]所制備的SEW-501載體既負載有磺酸根(-SO3H)，又負載季氨基(-NH4+)。實施例5
[0093](I)懸浮共聚
[0094]在5000L的聚合反應(yīng)釜中，加入3200kg質(zhì)量濃度為4.5 %的NaCl溶液，加入聚合度為1800、醇解度優(yōu)選為84%的聚乙烯醇11kg，加熱到55°C，使聚乙烯醇充分分散于溶液中；加入質(zhì)量百分比為76%的二乙烯苯450kg，苯乙烯600kg，液蠟450kg，甲苯270kg，二甲苯230kg，偶氮二異丁腈11.5kg，混合均勾，保持溫度為45?55°C，同時，攪拌機以970r/min恒速進行攪拌，攪拌1.lh。
[0095]1.1h后，將溫度提升至77 V，并保溫4.2h;然后，將溫度提升至88 V，并保溫4.2h;再將溫度提升至97°C，保溫8h，之后將反應(yīng)釜內(nèi)的NaCl溶液放出，制備得共聚球體I。
[0096](2)洗滌與干燥
[0097]將步驟I中得到的共聚球體I轉(zhuǎn)移至2000L蒸餾釜中，加入1200kg丙酮與石油醚的混合液，其中，丙酮為750kg，石油醚為450kg;浸取時間為17h后，將提取液丙酮與石油醚放出，向蒸餾釜中加入1000L純水，并加熱至100°C，水蒸17h，將殘留的丙酮與石油醚蒸出；
[0098]將蒸出致孔劑的聚合物球體I轉(zhuǎn)移入真空干燥機，干燥8.5h后，得到共聚球體Π，將共聚球體Π送入篩分機進行篩分，選取粒徑為0.05-0.1mm的共聚球體m。
[0099](3)氯甲基化
[0100]在10-25°c下，取1000kg共聚球體m在3000kg氯甲醚中溶脹3.7h后，加入550kg氯化鋅，升溫到46 0C，保溫反應(yīng)25h;對反應(yīng)產(chǎn)物進行水洗處理，制得共聚球體IV;
[0101](4)氨化
[0102]在10-250C下，取100kg共聚球體IV置于2000L反應(yīng)釜中，加入837.5kg二甲基乙醇胺，緩慢升溫至40°C，并保溫，反應(yīng)30h后，對反應(yīng)物進行水洗處理并干燥，制得共聚球體V ;
[0103](5)磺化
[0104]在10-25°C下，取1050kg共聚球體V置于2000L反應(yīng)釜中，加入1155kg質(zhì)量濃度為93%工業(yè)硫酸，并同時加入1050kg二氯乙烷，緩慢升溫至78°C，并保溫反應(yīng)1h，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥，制得目標(biāo)產(chǎn)品SEW-501雙性載體。
[0105]所制備的SEW-501載體既負載有磺酸根(-SO3H)，又負載季氨基(-NH4+)。
[0106]實施例6
[0107]如附圖1所示，本發(fā)明的處理工藝流程如下:
[0108](I) 一級過濾:廢酸儲箱I中的廢酸經(jīng)過廢酸進水栗2提升，進入多介質(zhì)過濾器3，初步分離出廢酸中的懸浮物、油脂、膠體物質(zhì)、大顆粒物等雜質(zhì);本實施例中也可以采用耐酸超濾膜代替多介質(zhì)過濾器3，以對廢酸中的膠體物質(zhì)進行有效去除；
[0109](2) 二級過濾:經(jīng)過一級過濾處理的廢酸廢液，進入過濾精度為Ium的精密過濾器4，進一步去除一級過濾穿透液中的殘留顆粒物；
[0110](3)酸阻滯分離:經(jīng)過上述二級過濾處理后的廢酸液進入酸阻滯分離裝置5中進行廢酸分離回收，所述酸阻滯分離裝置5中裝有上面所述的酸阻滯載體SEW-501，為納米復(fù)合載體，酸阻滯分離裝置運行分為兩個階段，第一階段是酸阻滯階段:廢酸進入酸阻滯分離裝置5后，裝置內(nèi)裝填的帶有特殊荷電體系的酸阻滯載體可有效阻滯廢酸中的有用酸分子，廢酸中的其他雜質(zhì)如金屬鹽等則穿過載體，以穿透液形式進入穿透液儲箱6;第二階段是酸回收階段:載體酸阻滯飽和后，將解析水儲箱9中的解析水通過解析水栗10打入酸阻滯分離裝置5中的載體層，阻滯在載體上的游離酸分子從載體上脫附，進入解析水中，裝置最終產(chǎn)出與廢酸濃度接近的純凈酸，這部分純凈酸收集進入11產(chǎn)酸儲箱。多介質(zhì)過濾器根據(jù)運行情況，需要進行反沖洗，反沖洗時，多介質(zhì)反沖洗水儲箱7中的反洗水經(jīng)過多介質(zhì)反洗栗8提升，進入多介質(zhì)過濾器3中，對其中的酸阻滯載體進行反沖洗。
[0111]本實施例中的其他部分采用已知技術(shù)，在此不再贅述。
【主權(quán)項】
1.一種基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:采用如下步驟: (1)一級過濾:將廢酸液經(jīng)過多介質(zhì)過濾器或耐酸超濾膜過濾，初步分離出廢酸中的懸浮物、油脂、膠體物質(zhì)； (2)二級過濾:利用過濾精度為Ium的精密過濾器進一步去除一級過濾穿透液中的殘留顆粒物； (3)酸阻滯分離:將經(jīng)步驟2過濾后的廢酸液經(jīng)過酸阻滯分離裝置進行處理，所述酸阻滯分離裝置中裝有酸阻滯載體SEW-501，所述酸阻滯載體SEW-501為納米復(fù)合載體，其負載有磺酸根和季氨基，廢酸液在經(jīng)過酸阻滯分離裝置時廢酸液中的酸分子被阻滯在所述酸阻滯載體SEW-501上，廢酸液中的其他雜質(zhì)穿過所述酸阻滯載體SEW-501以穿透液形式流出酸阻滯分離裝置，從而將廢酸液中的酸分子阻滯在酸阻滯分離裝置中；當(dāng)所述酸阻滯載體SEW-501飽和后，將解析水栗入酸阻滯分離裝置內(nèi)，阻滯在酸阻滯載體SEW-501上的酸分子從酸阻滯載體上解析，進入解析水中，最終產(chǎn)出純凈酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述酸阻滯載體SEW-501是以苯乙烯為聚合單體，以二乙烯苯為交聯(lián)劑，以聚乙烯醇為分散劑，加入一定比例的甲苯、二甲苯、液蠟作為致孔劑，并加入一定量的NaCl溶液，通過控制攪拌機的攪拌速度，在引發(fā)劑存在的條件下，進行懸浮聚合，然后將懸浮聚合后的反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)洗滌、氯甲基化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、磺化反應(yīng)后制得，其中，所述致孔劑的重量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的70%-150%，所述分散劑的重量為二乙烯苯和苯乙烯總重量的0.5%-2.0%，所述NaCl溶液質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為4%-6%，其重量為二乙烯苯、苯乙烯和致孔劑總重量的150%?300%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述引發(fā)劑為過氧化苯甲?；蚺嫉惗‰妫渲亓繛槎蚁┍胶捅揭蚁┛傊亓康?.5%-1.1%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述攪拌速度為800_1000r/min。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述的洗滌是將經(jīng)懸浮聚合后的反應(yīng)產(chǎn)物置于提取液中浸取10-20小時，提取出致孔劑，然后再進行100 °C水洗，水洗時I B]為10-20小時，之后進行干燥，干燥時間為8-10小時，制得共聚物球體;所述提取液為丙酮、甲醇、石油醚中的任意一種或幾種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述提取液為丙酮、石油醚的混合物，其質(zhì)量比為:1:1?1:0.5。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述氯甲基化反應(yīng)是在常溫下將經(jīng)洗滌后制得的共聚物球體在氯甲醚中溶脹3-4小時，再加入氯化鋅，并升溫到40?50°C，保溫反應(yīng)20?25小時，其中，所述共聚物球體與氯甲醚的質(zhì)量比為1:2.5-1:4，所述氯化鋅的質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的40%?60%。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述的氨化反應(yīng)是在反應(yīng)器中加入二甲基乙醇胺，其投加質(zhì)量為共聚物球體質(zhì)量的60%?90%，控制溫度為30?40°C，反應(yīng)20-30小時，然后對反應(yīng)物進行水洗并干燥。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米復(fù)合載體阻滯法的廢酸資源化處理工藝，其特征是:所述磺化反應(yīng)是向反應(yīng)器內(nèi)加入質(zhì)量分數(shù)為93 %的工業(yè)硫酸，工業(yè)硫酸的投加量為共聚物球體質(zhì)量的80%?120%，在二氯乙烷作為溶脹劑的情況下，控制溫度為70?80°C，反應(yīng)8-10小時后，對反應(yīng)物進行緩慢水洗處理并干燥。10.一種工業(yè)廢酸資源化回收處理裝置，其特征是:包括廢酸儲箱(I)、多介質(zhì)過濾器(3)、過濾精度為Ium的精密過濾器(4)、酸阻滯分離裝置(5)、穿透液儲箱(6)、多介質(zhì)反沖洗儲箱(7)、解析水儲箱(9)、產(chǎn)酸儲箱(11)，所述廢酸儲箱(I)通過廢酸進水栗(2)及連通管路與所述多介質(zhì)過濾器(3)的進水口連接，所述多介質(zhì)過濾器(3)的出水口通過管路與所述精密過濾器(4)的進水口連接，所述精密過濾器(4)的出水口通過管路與所述酸阻滯分離裝置(5)的進水口連接，所述酸阻滯分離裝置(5)的廢液出口與所述穿透液儲箱(6)連接;所述解析水儲箱(9)通過解析水栗(10)及管路與所述酸阻滯分離裝置(5)連通，所述酸阻滯分離裝置(5)的酸出口通過管路與所述產(chǎn)酸儲箱(11)連接;所述多介質(zhì)反沖洗儲箱(7)通過多介質(zhì)反洗栗(8)及管路與所述多介質(zhì)過濾器(3)底部的反洗水進口連接;所述酸阻滯分離裝置(5)內(nèi)裝填有酸阻滯載體SEW-501，所述酸阻滯載體SEW-501為納米復(fù)合載體，其負載有磺酸根和季氨基。
【文檔編號】C02F9/02GK105948294SQ201610440145
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】王文波, 王顏亭
【申請人】山東同源和環(huán)境工程有限公司