專(zhuān)利名稱(chēng)：含水化學(xué)廢物的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有毒和/或?qū)Νh(huán)境危險(xiǎn)或有害的材料的處理，且更具體而言，本發(fā)明涉及由多種化學(xué)工藝所產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物的水溶液的處理。
化學(xué)處理工業(yè)通常產(chǎn)生大量副產(chǎn)物和廢料，許多所述副產(chǎn)物和廢料具有環(huán)境危害性且作為其最終處置的一個(gè)重要部分必須進(jìn)行中和或銷(xiāo)毀。油氣加工工業(yè)例如對(duì)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用以防止將有害的主要有機(jī)材料釋放到環(huán)境中或使所述釋放減至最少的裝置和設(shè)備進(jìn)行大量投資。微電子器件和半導(dǎo)體器件制造工業(yè)例如作出了類(lèi)似的投資以便在將那些排氣釋放進(jìn)入大氣內(nèi)之前對(duì)通常包含來(lái)自化學(xué)處理單元的無(wú)機(jī)材料的排氣流進(jìn)行洗氣或要不然進(jìn)行處理。包含重金屬的化合物和包含鹵素、硫、磷和氮的化合物可能毒性非常大且這些化合物的去除是大量技術(shù)研究和許多環(huán)境保護(hù)立法的研究課題。
微電子器件和半導(dǎo)體器件制造工業(yè)中所采用的許多工藝過(guò)程均使用含氟化合物。未使用的含氟化合物和含氟產(chǎn)物以及副產(chǎn)物通常從該工藝或從隨后的排出物處理裝置例如洗滌器和其它吸附系統(tǒng)中排放出來(lái)作為含水廢物流。該含水廢物流中通常包含以HF形式存在的氟。然而，除了以二氟化合物離子HF2-形式存在的氟化物以外，還可存在陽(yáng)離子物質(zhì)如NH4+。
目前在這種制造和處置設(shè)施方面的實(shí)踐包括用鎂鹽或鈣鹽對(duì)含水氟化物流進(jìn)行處理以便使微溶的MgF2和CaF2，通常為后者，沉淀。固體材料隨后可被壓實(shí)并干燥以便于進(jìn)行輸運(yùn)用于進(jìn)行處置或其它用途。然而，水流將仍具有約20至30ppm的氟化物含量，這使得繼續(xù)存在處置問(wèn)題，所述問(wèn)題與更通常實(shí)行的3ppm的排放限制相關(guān)。
此外，一些立法領(lǐng)域禁止為了處置目的而對(duì)某些廢物流(例如具有不包含氟化物的水流的含水氟化物)進(jìn)行稀釋?zhuān)以谄渌I(lǐng)域中可允許進(jìn)行的排放基于排放物質(zhì)的量而不是它們的濃度。因此，危險(xiǎn)和有害材料的安全處置是一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題。
另一個(gè)困難在于來(lái)自最近開(kāi)發(fā)的使用氟化氫銨和HF的混合物的工藝過(guò)程的流出物(effluent)不適于應(yīng)用在鈣沉淀裝置中，這是因?yàn)镃aF2不會(huì)在低于12的pH值條件下形成且這種高pH值有利于銨物質(zhì)發(fā)生分解以產(chǎn)生氨氣。隨后需要其它設(shè)施以在NH4+和F-可受到處理形成固體廢物之前除去和分離NH4+和F-。這可通過(guò)使用傳統(tǒng)的離子交換技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，但設(shè)備將會(huì)較大，這是因?yàn)樗鲈O(shè)備需要用于兩種離子交換物質(zhì)的獨(dú)立床和具有另外的化學(xué)供給裝置以使所述離子交換物質(zhì)進(jìn)行周期性再生的雙重系統(tǒng)。
最近開(kāi)發(fā)的能夠在不需要其它化學(xué)添加劑的情況下從水溶液中去除陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的系統(tǒng)使用已公知為電化學(xué)消除電離的技術(shù)，所述技術(shù)包括離子交換技術(shù)和電解分離技術(shù)。在該系統(tǒng)中，所關(guān)注的陽(yáng)離子或陰離子從稀釋水溶液中被吸附到離子交換介質(zhì)上、通過(guò)外加電場(chǎng)被輸運(yùn)通過(guò)該介質(zhì)并且進(jìn)行連續(xù)洗提形成濃縮流。EP 0680932B中描述了這種工藝過(guò)程。在電化學(xué)池的現(xiàn)有文獻(xiàn)中存在將吸附和離子分離結(jié)合起來(lái)的許多實(shí)例，且EP 0680932B中示出了這樣一種離子去除/分離/濃縮工藝。其它方法對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已公知的且也可使用。在我們的共同待審的專(zhuān)利申請(qǐng)No.GB 0300793.7中，已經(jīng)在一定程度上成功地連續(xù)應(yīng)用了這種系統(tǒng)以使水消耗最小化且使陰離子或陽(yáng)離子濃縮以便于進(jìn)行隨后的處理。該申請(qǐng)尤其證實(shí)了氟化物離子可進(jìn)行濃縮且可從閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)中除去。
進(jìn)一步的工作現(xiàn)在已經(jīng)顯示GB 0300793.7中所描述的技術(shù)和工藝過(guò)程可成功地應(yīng)用于上述問(wèn)題。在這一方面，已對(duì)GB 0300793.7中所描述和示出的電化學(xué)消除電離池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)以允許同時(shí)去除陰離子和陽(yáng)離子。
根據(jù)本發(fā)明，下面提供一種處理包含陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的含水流的方法，所述方法包括以下步驟使水連續(xù)循環(huán)通過(guò)包括離子吸附單元的基本上閉合的環(huán)路，所述離子吸附單元包括離子吸附材料的可透水層；將包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的水溶液供給至所述基本上閉合的環(huán)路；使包括包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的所述水溶液的所述循環(huán)水連續(xù)通過(guò)所述離子吸附單元中的所述離子吸附材料，同時(shí)在所述離子吸附材料層的厚度上施加電位并且從所述離子吸附單元中除去所述分離離子物質(zhì)的更濃縮的水溶液；從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出一種離子物質(zhì)的所述更濃縮的水溶液；從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出已消耗掉陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的所述水溶液；使另一種離子物質(zhì)的所述更濃縮的水溶液連續(xù)通過(guò)反應(yīng)單元，在所述反應(yīng)單元中所述離子物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)以形成不溶于水的固體材料；使來(lái)自所述反應(yīng)單元的所述洗出液連續(xù)再循環(huán)至所述離子吸附單元；并且，如果有必要，將與通過(guò)所述反應(yīng)單元中的所述固體從所述閉合環(huán)路中去除的水溶液的量相對(duì)應(yīng)的一定量的水添加到所述閉合環(huán)路中。
在一個(gè)獨(dú)立的方面中，本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)施上述方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括基本上閉合的環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含(i)包括離子吸附材料的可透水區(qū)域的離子吸附單元和使得電位能夠被施加在所述離子吸附區(qū)域的厚度上的裝置和(ii)反應(yīng)單元，其中使所述陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)中的一種大體上不可溶；使水溶液圍繞所述閉合環(huán)路連續(xù)循環(huán)的泵；使包含陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的水溶液進(jìn)入所述閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)的入口；使一種離子物質(zhì)的濃縮水溶液排出所述離子吸附單元的出口；使貧化水溶液排出所述離子吸附單元的出口；使固體排出所述反應(yīng)單元的出口；和使水進(jìn)入所述閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的入口。
用作本發(fā)明的方法和設(shè)備的基本方面的所述離子吸附單元優(yōu)選在所述單元中包括陰離子吸附和陽(yáng)離子吸附能力。然而，如果有必要或所希望地，使用串連設(shè)置的兩個(gè)獨(dú)立的離子吸附單元可能是有利的，一個(gè)單元用于進(jìn)行陰離子吸附且另一個(gè)單元用于進(jìn)行陽(yáng)離子吸附。進(jìn)一步地，具有陰離子吸附和陽(yáng)離子吸附能力的離子吸附單元可由僅具有陰離子吸附或陽(yáng)離子吸附能力的串連連接的離子吸附單元補(bǔ)充。所述精確布置將取決于供給至所述離子吸附單元的所述水溶液中的所述陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的相對(duì)濃度，所述離子吸附單元在從所述水溶液中去除所關(guān)注的陰離子和/或陽(yáng)離子方面的效率以及與該溶液可受到的任何進(jìn)一步處理相關(guān)的所述貧化水溶液中的所述陰離子和所述陽(yáng)離子的剩余濃度。然而，在一般意義上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在根據(jù)具體情況和環(huán)境選擇最適當(dāng)?shù)碾x子吸附單元和離子吸附材料的組合方面不是特別困難。
所述離子吸附材料用以捕獲所關(guān)注的離子且優(yōu)選是離子交換材料如以顆粒或球粒形式存在的離子交換樹(shù)脂或其它材料，所述材料可提供溶液可滲透的介質(zhì)；離子吸附介質(zhì)(用以除去所述陰離子或陽(yáng)離子)；離子傳導(dǎo)介質(zhì)，由此所述施加電場(chǎng)可使所述離子移動(dòng)進(jìn)入獨(dú)立溶液中。
所述樹(shù)脂的顆?；蚯蛄?yōu)選以內(nèi)聚形式存在，也就是說(shuō)它們不是可移動(dòng)的或松散的而是被約束成預(yù)定構(gòu)型。例如，所述球粒的顆?？赏ㄟ^(guò)粘合劑被粘結(jié)在一起或被保持在網(wǎng)孔層或膜層之間以便對(duì)于包含所述離子的所述水溶液是可滲透的，所述網(wǎng)孔或膜可滲透適于去除和濃縮所關(guān)注的離子。施加在所述離子吸附材料層的厚度上的所述電位用以驅(qū)動(dòng)捕獲離子通過(guò)所述離子吸附材料朝向所述電極中的一個(gè)或另一個(gè)，通過(guò)所述電極施加所述電位。所述電位可由被布置形成電解池或任何其它可選布置例如以電泳池的形式存在的布置的一對(duì)電極產(chǎn)生。
應(yīng)該理解包括離子交換材料的所述離子吸附單元在工作中是自我再生的，這是因?yàn)?，所述單元有效地將所述捕獲陽(yáng)離子和/或陰離子輸運(yùn)通過(guò)其主體以便作為濃縮水溶液進(jìn)行排放，且當(dāng)不存在其它陽(yáng)離子或陰離子物質(zhì)時(shí)，所述單元將再生成為其氫或氫氧化物形式。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，這種電再生的離子交換單元在下文中被稱(chēng)為ERIX單元。這種單元可包括許多平行的離子去除和濃縮通道且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已公知的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備有可能通過(guò)閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)陰離子和陽(yáng)離子的連續(xù)分離，而不需要再生或周期性地更換所述離子吸附材料。所述方法和設(shè)備的效率將取決于所述離子吸附材料和要捕獲的離子的性質(zhì)、所述溶液中的所述離子的濃度和其它因素如流速和電位，但最初指出的是可達(dá)到達(dá)98％每次通過(guò)的離子提取率。
由于具有這種高提取率，因此酸陰離子如F-以及SO42-和NO3-的去除將對(duì)改進(jìn)所述循環(huán)系統(tǒng)中的所述設(shè)備如泵、儀表、閥和擋板的服役壽命產(chǎn)生顯著影響。
本發(fā)明的方法適用于多種陰離子物質(zhì)如硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、亞磷酸鹽和鹵化物，即氟化物、氯化物、溴化物和碘化物，以及陽(yáng)離子物質(zhì)具體而言為金屬且更具體而言為重金屬。
然而，本發(fā)明可特別適用于氟化物如作為半導(dǎo)體器件制造工業(yè)的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的氟化物且所述氟化物由于溶于氣體洗滌裝置之后發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生含水氫氟酸。本發(fā)明特別是對(duì)于包含氟化物和銨離子的水溶液是最有用的，所述氟化物和銨離子難以通過(guò)上述更傳統(tǒng)的技術(shù)以令人滿意的方式進(jìn)行分離。
因此，在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，本發(fā)明允許使用電再生離子交換(ERIX)系統(tǒng)從水溶液中分離出銨和氟化物離子。通過(guò)將所述ERIX單元結(jié)合在再循環(huán)環(huán)路內(nèi)，所述濃縮氟化物溶液可通過(guò)鈣沉淀單元，由此捕獲以固體形式存在的氟化物。來(lái)自所述沉淀單元的所述洗出液隨后可再循環(huán)至與附加的廢水供給裝置相結(jié)合的所述ERIX單元。
按照這種方式，氟化物作為固體CaF2被安全和有效地從所述廢水中去除，銨離子被分離和排放出來(lái)且獲得了凈化水。
在特別優(yōu)選的方法中，允許到達(dá)所述沉淀單元的鈣量明顯小于依據(jù)捕獲從所述ERIX單元中排放出來(lái)的所述濃縮流中的所有所述氟化物離子的化學(xué)計(jì)量比所需的鈣量。按照這種方式，所述沉淀單元的所述流出物中的所述氟化物離子濃度可被保持在一定水平以使得該流出物中的鈣濃度極低。這進(jìn)一步幫助保護(hù)可能會(huì)迅速變得阻塞或至少受到從所述流出物中的可溶鈣中獲得的固體鈣沉淀物的嚴(yán)重污染的所述ERIX單元。
供給至所述沉淀單元以形成CaF2的鈣優(yōu)選以可溶形式存在，但簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)考慮可能需要使用以不可溶或微溶形式存在的鈣。例如，可有利地使用氫氧化鈣漿料和碳酸鈣漿料。然而，需要大量水以形成這種漿料，且因此為此目的使用至少一些排出所述ERIX單元的處理水可以是有利的。按照這種方式，幾乎沒(méi)有或沒(méi)有必要將淡水引入所述環(huán)路內(nèi)。
在另一種可選布置中，來(lái)自所述沉淀單元的含氟化物的洗出液可為了形成所述鈣漿料的目的而進(jìn)行再循環(huán)。該可選方式具有消耗一些排出所述沉淀單元的所述氟化物且由此減少所述ERIX單元上的所述氟化物負(fù)擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖僅通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的閉合環(huán)路循環(huán)處理設(shè)備的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選形式的閉合環(huán)路循環(huán)處理設(shè)備的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一種形式的閉合環(huán)路循環(huán)處理設(shè)備的示意圖；和圖4是可用于圖1、圖2和圖3所示的設(shè)備中的電化學(xué)池的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
參見(jiàn)附圖，在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意圖。包含氟化物離子和銨離子的含水溶離子的溶液被允許通過(guò)管線2進(jìn)入離子吸附單元3(ERIX單元)內(nèi)，所述離子吸附單元形成了一部分閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)1。在ERIX單元3(結(jié)合圖4對(duì)所述ERIX單元的實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述)內(nèi)，對(duì)水溶液進(jìn)行處理和分離以形成通過(guò)管線4排放的濃縮銨溶液、通過(guò)管線6排放的濃縮氟化物溶液和通過(guò)管線5排放的貧化水溶液。
包含濃縮氟化物溶液的管線6形成了一部分閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)1且通向用于保持所述環(huán)路內(nèi)的循環(huán)流的循環(huán)泵(未示出)。如果需要，可為補(bǔ)充水設(shè)置獨(dú)立的管線，盡管這種補(bǔ)充水幾乎可被允許處于環(huán)路系統(tǒng)1的任何部分中。
位于泵下游的是包含適當(dāng)鈣源(優(yōu)選以可溶形式存在)的沉淀單元9，所述鈣源與氟化物溶液進(jìn)行反應(yīng)以形成不可溶的CaF2。這種沉淀單元對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已公知的且不需要在此對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。通過(guò)管線7去除沉淀得到的CaF2。
來(lái)自沉淀單元9的洗出液包含僅20至30ppm的F-且通過(guò)管線8流至管線2，新鮮的氟化物/銨溶液通過(guò)所述管線2進(jìn)入系統(tǒng)中。如果需要的話，一些包含管線8中的洗出液的氟化物可被允許通過(guò)管線10流至ERIX單元3的氟化物濃縮側(cè)。
圖2示意性地示出了設(shè)備的一種改進(jìn)和優(yōu)選形式。除了通過(guò)管線5排出ERIX單元的一些水經(jīng)由放出管線11流至混合槽12以外，該設(shè)備在大多數(shù)方面與圖1所示的設(shè)備相類(lèi)似，在所述混合槽處所述水被用以形成作為溶液或漿料的鈣源。所述溶液或漿料進(jìn)而通過(guò)管線13流至沉淀單元9。按照這種方式，更易于控制和保持系統(tǒng)中的水平衡。
圖3示出了該設(shè)備的又一種改進(jìn)型。然而，在這種情況下，不使用通過(guò)管線5排出ERIX單元的水而是使用通過(guò)管線14從管線8中取出的來(lái)自氟化鈣沉淀單元的再循環(huán)水對(duì)氫氧化鈣進(jìn)行調(diào)漿處理。正如上面提到地，這種布置通過(guò)明顯較少再循環(huán)通過(guò)ERIX單元的含水氟化物的量而減少ERIX單元的負(fù)擔(dān)。實(shí)際上，如圖3所示，經(jīng)過(guò)再循環(huán)的含水氟化物可整體循環(huán)通過(guò)ERIX單元中的離子交換材料的背表面，以使得其不受到離子交換過(guò)程的影響。
下面轉(zhuǎn)到圖4，圖中示出了適于結(jié)合到圖1至圖3所示的閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的電化學(xué)池的一個(gè)實(shí)例。
圖4中所示的電化學(xué)池30包括通過(guò)分隔部分32隔開(kāi)的電極組件11和電極組件31，所述分隔部分包括水溶液的入口孔33和出口孔35。電極組件11和31與分隔部分32一起限定出溶液隔室37。
電極組件通過(guò)適當(dāng)?shù)碾x子可滲透膜12和13與溶液隔室分隔開(kāi)，所述離子可滲透膜允許陽(yáng)離子移動(dòng)進(jìn)入陰極隔室34且允許陰離子移動(dòng)進(jìn)入陽(yáng)極隔室14。陽(yáng)極隔室14中包含陽(yáng)極20且陰極隔室34中包含陰極39。
陰極電解質(zhì)溶液可通過(guò)孔口15和16被引入且從陰極隔室34中除去且陽(yáng)極電解質(zhì)溶液可通過(guò)孔口18和19被引入且從陽(yáng)極隔室14中除去。溶液隔室37中充注有適于要進(jìn)行吸附的陰離子和陽(yáng)離子的離子交換材料。
氟化物和銨離子的水溶液經(jīng)由入口33和出口35連續(xù)通過(guò)隔室37，且在所述池內(nèi)，離子被吸附到樹(shù)脂上。電極20與電極39之間的電位導(dǎo)致氟化物離子被吸附在離子交換層上且通過(guò)離子交換層到達(dá)膜12且通過(guò)所述膜進(jìn)入陽(yáng)極隔室14內(nèi)，且導(dǎo)致銨離子被吸附在離子交換層上且通過(guò)離子交換層到達(dá)膜13且通過(guò)所述膜進(jìn)入陰極隔室34內(nèi)，從而在陽(yáng)極隔室和陰極隔室中分別產(chǎn)生濃縮氟化物和銨溶液。消耗掉氟化物離子和銨離子的水溶液通過(guò)出口孔35流出所述池。
在使用圖2所示的設(shè)備實(shí)施的本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)例中，每小時(shí)10,000升的包含500ppm氟化物的供給廢水進(jìn)入ERIX單元，所述ERIX單元達(dá)到了100％的氟化物去除效率，即排出ERIX單元的處理水中沒(méi)有氟化物離子。每小時(shí)6,300升的1500ppm氫氧化鈣液體被傳輸至沉淀單元，所述沉淀單元達(dá)到了對(duì)沉淀固體100％的去除。每小時(shí)6,300升的包含來(lái)自沉淀單元的液體的氟化物被再循環(huán)至ERIX單元。
權(quán)利要求
1.一種處理包含陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的含水流的方法，所述方法包括以下步驟使水連續(xù)循環(huán)通過(guò)包括離子吸附單元的基本上閉合的環(huán)路，所述離子吸附單元包括離子吸附材料的可透水層；將包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的水溶液供給至所述基本上閉合的環(huán)路；使包括包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的所述水溶液的所述循環(huán)水連續(xù)通過(guò)所述離子吸附單元中的所述離子吸附材料，同時(shí)在所述離子吸附材料層的厚度上施加電位并且從所述離子吸附單元中除去所述分離離子物質(zhì)的更濃縮的水溶液；從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出一種離子物質(zhì)的所述更濃縮的水溶液；從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出已消耗掉陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的所述水溶液；使另一種離子物質(zhì)的所述更濃縮的溶液連續(xù)通過(guò)反應(yīng)單元，在所述反應(yīng)單元中所述離子物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)以形成不溶于水的固體材料；使來(lái)自所述反應(yīng)單元的所述洗出液連續(xù)再循環(huán)至所述離子吸附單元；并且，如果有必要，將與從所述反應(yīng)單元中去除的水溶液的量相對(duì)應(yīng)的一定量的水添加到所述閉合環(huán)路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰離子物質(zhì)是銨且所述陽(yáng)離子物質(zhì)是氟化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出濃縮的含水銨溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的方法，其中濃縮的含水氟化物溶液從所述離子吸附單元連續(xù)進(jìn)入鈣沉淀單元，由此形成CaF2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中允許作為溶液或漿料的鈣源連續(xù)到達(dá)所述鈣沉淀單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述鈣源是碳酸鈣或氫氧化鈣的漿料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其中從所述離子吸附單元中連續(xù)排放出來(lái)的貧化水溶液被用以制備所述鈣溶液或鈣漿料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其中來(lái)自所述鈣沉淀單元的洗出液被用以制備所述鈣溶液或鈣漿料。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中允許到達(dá)所述鈣沉淀單元的鈣量小于捕獲氟化物的化學(xué)計(jì)量比量且其中包含來(lái)自所述沉淀單元的所述洗出液的所述氟化物再循環(huán)至所述離子吸附單元以與所述濃縮氟化物溶液相結(jié)合。
10.一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括基本上閉合的環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含(i)包括離子吸附材料的可透水區(qū)域的離子吸附單元和使得電位能夠被施加在所述離子吸附區(qū)域的厚度上的裝置和(ii)反應(yīng)單元，其中使所述陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)中的一種大體上不可溶；使水溶液圍繞所述閉合環(huán)路連續(xù)循環(huán)的泵；使包含陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的水溶液進(jìn)入所述閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)的入口；使一種離子物質(zhì)的濃縮水溶液排出所述離子吸附單元的出口；使貧化水溶液排出所述離子吸附單元的出口；使固體排出所述反應(yīng)單元的出口；和使水進(jìn)入所述閉合環(huán)路循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的入口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)單元是氟化鈣沉淀單元，所述單元包括鈣源的水溶液或漿料的入口、濃縮的含水氟化物溶液的入口、氟化鈣的出口和含水氟化物洗出液的出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述鈣源的所述水溶液或漿料的所述入口被操作地連接至混合容器，在所述混合容器中所述鈣源與水進(jìn)行混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述混合容器被操作地連接至貧化水溶液排出所述離子吸附單元的所述出口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述混合容器被操作地連接至含水氟化物洗出液排出所述氟化鈣沉淀單元的所述出口。
全文摘要
一種處理包含陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的含水流的方法。所述方法包括以下步驟。使水連續(xù)循環(huán)通過(guò)包括離子吸附單元的基本上閉合的環(huán)路，所述離子吸附單元包括離子吸附材料的可透水層。將包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的水溶液供給至所述基本上閉合的環(huán)路。使包括包含所述陰離子和所述陽(yáng)離子物質(zhì)的所述水溶液的所述循環(huán)水連續(xù)通過(guò)所述離子吸附單元中的所述離子吸附材料，同時(shí)在所述離子吸附材料層的厚度上施加電位并且從所述離子吸附單元中除去所述分離離子物質(zhì)的更濃縮的水溶液。從所述離子吸附單元中排放出每一種水溶液。使另一種離子物質(zhì)的所述更濃縮的水溶液連續(xù)通過(guò)反應(yīng)單元，其中所述離子物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)以形成不溶于水的固體材料。使來(lái)自所述反應(yīng)單元的所述洗出液連續(xù)再循環(huán)至所述離子吸附單元；并且，如果有必要，將與從所述反應(yīng)單元中去除的水溶液的量相對(duì)應(yīng)的一定量的水添加到所述閉合環(huán)路中。
文檔編號(hào)B01D53/68GK1852866SQ200480026641
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者C·P·瓊斯, P·J·莫爾 申請(qǐng)人:英國(guó)氧氣集團(tuán)有限公司