專利名稱：一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)處理方法，具體是指一種利用膜技術(shù)對(duì)一價(jià)離子與二價(jià)以上、及有機(jī)物進(jìn)行分離的方法。技術(shù)背景
在有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到產(chǎn)品及中間體需要除鹽純化的問(wèn)題，在無(wú)機(jī)化工的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一價(jià)離子和多價(jià)離子分離的問(wèn)題，在傳統(tǒng)的工藝中往往利用各物質(zhì)在水中不同條件下的溶解度不同而進(jìn)行分離，或者利用化學(xué)沉淀法分離。例如在農(nóng)藥草甘膦的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生草甘膦含量1%、氯化鈉含量15%的水溶液，傳統(tǒng)方法是將水溶液濃縮，利用在高溫下草甘膦溶解度大大增大而氯化鈉溶解度變化不大的原理，將氯化鈉結(jié)晶析出，從而達(dá)到氯化鈉與草甘膦分離的目的，再比如在氯堿的生產(chǎn)過(guò)程中，氯化鈉溶液中會(huì)有硫酸鈉富集，為了保證電解的效率，必須將氯化鈉溶液中的硫酸鈉去除，傳統(tǒng)的方法是將溶液降溫至0度以下，利用硫酸鈉溶解度隨溫度降低而變小、氯化鈉溶解度隨穩(wěn)定降低變化不大的原理，將硫酸鈉析出達(dá)到分離的目的。以上方法的能源消耗大、成本高。
隨著膜技術(shù)的發(fā)展，納濾技術(shù)逐漸成熟，納濾恒容脫鹽技術(shù)得到應(yīng)用。俞三傳等發(fā)表于《水處理技術(shù)》第26卷第4期的“納濾恒容除鹽過(guò)程分析”對(duì)納濾恒容技術(shù)有詳細(xì)的敘述。在納濾恒容除鹽的過(guò)程中需加入原液2 5倍的滲濾劑，納濾的透過(guò)液中鹽濃度很低，只有原液鹽濃度的1/2 1/5，這部分的透過(guò)液中的鹽要利用，必須進(jìn)行蒸發(fā)提濃才可利用。由此可見(jiàn)納濾恒容除鹽需要消耗大量的滲濾劑，同時(shí)產(chǎn)水大量的低濃度鹽水，難以處理。正因?yàn)槿绱?，大大阻礙了納濾恒容除鹽技術(shù)的發(fā)展。
反滲透(RO)、正滲透(FO)、減壓滲(PressureRetarded)是幾種不同的處理方法， 在RO過(guò)程中，水在外界壓力作用下通過(guò)半透膜從高滲透壓側(cè)擴(kuò)散至低滲透壓側(cè)溶液中 (Δ π < P)，達(dá)到脫鹽目的；在FO過(guò)程中，水在滲透壓作用下從低滲透壓側(cè)擴(kuò)散至高滲透壓側(cè)溶液中；而在PRO過(guò)程中，維持高滲透壓側(cè)壓力小溶液的滲透壓，水在滲透壓作用下從低滲透壓側(cè)擴(kuò)散至高滲透(△ π >P)；高滲透壓側(cè)所保持的壓力可以源源不斷地輸出功，通過(guò)能量轉(zhuǎn)化設(shè)備即可獲得電能。以上3個(gè)過(guò)程都是膜過(guò)程，它們的實(shí)現(xiàn)都需要2個(gè)因素選擇透過(guò)性的膜和驅(qū)動(dòng)體系。
正滲透技術(shù)主要應(yīng)用于純水制備尤其是海水淡化領(lǐng)域，同時(shí)也應(yīng)用與新能源領(lǐng)域。高從堦等發(fā)表于《水處理技術(shù)》第34卷第2期“正滲透水純化和脫鹽新途徑” 一文中對(duì)正滲透的應(yīng)用作了敘述。而利用正滲透技術(shù)進(jìn)行納濾恒容除鹽的研究還沒(méi)有報(bào)道。
將正滲透技術(shù)原理，與納濾恒容除鹽技術(shù)相結(jié)合可以大大拓展納濾恒容除鹽技術(shù)的應(yīng)用空間。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有除鹽技術(shù)的不足，結(jié)合正滲透技術(shù)，提出一種全新的納濾恒容除鹽技術(shù)；即一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法，其特征在于包括下述步驟
(1)將被處理料液經(jīng)納濾膜裝置進(jìn)行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；
(2)將上述從納濾膜裝置出來(lái)的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中高濃縮含鹽液可以排出系統(tǒng)，可以通過(guò)另外方式進(jìn)行再處理，得到固體等物料，而濃縮料液即為本發(fā)明需要提純的物質(zhì)。
作為優(yōu)選，上述一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法中，被處理料液在進(jìn)入納濾膜裝置前進(jìn)行稀釋，將料液中鹽的溶濃度稀釋至鹽在水中飽和濃度的一半。這也是為了更好地在接下來(lái)的系統(tǒng)處理過(guò)程中有足夠的水份可以應(yīng)用；
作為優(yōu)選，上述一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法的步驟 (2)中的納濾濃縮料液再進(jìn)入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液； 將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進(jìn)入正滲透膜裝置，其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)二次納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可進(jìn)一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；即對(duì)經(jīng)過(guò)一次處理的被處理料液進(jìn)行二次處理，可以使被處理料液中分離效果更好，把一價(jià)離子與二價(jià)離子或有機(jī)酸等物質(zhì)分離；為了實(shí)現(xiàn)更好的分離效果，可以再次將濃縮料液進(jìn)行一次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，或依次進(jìn)行兩次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，得到濃縮料液和高濃縮含鹽液。在本發(fā)明中， 納濾膜裝置與正滲透膜裝置可以看作是一個(gè)處理單元，兩者是一個(gè)完整處理過(guò)程中的兩個(gè)分項(xiàng)，所以在本發(fā)明中所述的一次處理，是指包括納濾膜裝置與正滲透膜裝置分別處理了一次；對(duì)于本發(fā)明中所述的兩次處理，即是先進(jìn)行納濾膜裝置與正滲透膜裝置的一個(gè)循環(huán)處理，再把濃縮料液進(jìn)行一次上述循環(huán)處理；對(duì)于本發(fā)明中的納濾膜裝置與正滲透膜裝置， 一般是采用串聯(lián)的方式連接，當(dāng)然可以每個(gè)步驟分別實(shí)施，而不再進(jìn)行串聯(lián)連接，這樣可以減小固定設(shè)備的投資，但操作不方便。由于被處理料液經(jīng)多次，其中的高濃縮含鹽液中鹽的濃度也不是很高，可以對(duì)這些水等溶液進(jìn)行再利用，所以把高濃縮含鹽液再被輸入到被處理料液進(jìn)口，與被處理料液混合。而且，此處的第三次、第四次處理過(guò)程中，可以把被處理料液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液，對(duì)濃縮料液進(jìn)行再濃縮。
作為優(yōu)選，上述一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法中被處理料液為含有機(jī)酸和一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中有機(jī)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 25%、 一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 25% ；或?yàn)楹卸r(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽和一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中二價(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% 15%、一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 25%。這主要是根據(jù)目前納濾膜的現(xiàn)有功能來(lái)決定的，同時(shí)也是考慮到本發(fā)明中實(shí)際需要解決的問(wèn)題而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。作為更佳選擇，所述的一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、硝酸銨、或硝酸鈉，所述的二價(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽為硫酸鈉、磷酸鈉、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸銨、或磷酸鉀。而目前納濾膜裝置所處理的一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉最多，而且效果也最佳。
作為優(yōu)選，上述一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法中正滲透膜裝置中的膜材質(zhì)為醋酸纖維素，其結(jié)構(gòu)為平板膜、中空纖維膜、或卷式膜的一種。
通過(guò)本發(fā)明，可以把濃縮液的濃度不斷提高，直到實(shí)現(xiàn)發(fā)明人的目的。
有益效果本發(fā)明可以在低溫或常溫下進(jìn)行，可以減少升溫而提供能源，以及操作方便，固定投資較少，而且分離效果、濃縮效果更好。在整個(gè)過(guò)程中，不再有化學(xué)添加劑、二次污染等問(wèn)題的出現(xiàn)；所以更環(huán)保。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作具體說(shuō)明
實(shí)施例1
被處理料液為硫酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。取其中的部分料液，控制壓力3. 5MPa、溫度25°C進(jìn)入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中濃縮料液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。
實(shí)施例2
被處理料液為硫酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。取其中的部分料液，先用水對(duì)其進(jìn)行稀釋至氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%，控制壓力3. OMPa、溫度25°C進(jìn)入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液，而高濃縮含鹽液排出系統(tǒng)；再把上述濃縮料液進(jìn)入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液；將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進(jìn)入正滲透膜裝置，其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)二次納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮，控制壓力3. OMPa、溫度25°C;即可進(jìn)一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液；其中濃縮料液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。
實(shí)施例3
把實(shí)施例2處理后得到的濃縮料液再進(jìn)行一次處理，即進(jìn)入納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，控制壓力3. OMPa、溫度25°C;最終可以得到濃縮料液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 5%。
實(shí)施例4
按照實(shí)施例2所操作的過(guò)程，被處理料液為草甘膦和氯化鈉的混合溶液，其中草甘膦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，先用水對(duì)其進(jìn)行稀釋至氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12. 5% ；控制壓力3. 5MPa、溫度25°C，進(jìn)入納濾膜裝置分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液，再把上述納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置，正滲透膜裝置中的膜材質(zhì)為醋酸纖維素，結(jié)構(gòu)為平板膜；經(jīng)三次處理后，可以得到濃縮料液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。
實(shí)施例5
按照實(shí)施例2所操作的過(guò)程，被處理料液為磷酸銨和氯化鉀的混合溶液，其中磷酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，先用水對(duì)其進(jìn)行稀釋至15% ；氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 % ；控制壓力 2. OMPa、溫度25°C，正滲透膜裝置中的膜材質(zhì)為醋酸纖維素，結(jié)構(gòu)為中空纖維膜；經(jīng)二次處理后，可以得到濃縮料液中的氯化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 3%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%。
實(shí)施例6
按照實(shí)施例2所操作的過(guò)程，被處理料液為磷酸鈉和氯化鈉的混合溶液，其中磷酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，先用水對(duì)其進(jìn)行稀釋至15% ；氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ；控制壓力 l.OMPa、溫度25°C，正滲透膜裝置中的膜材質(zhì)為醋酸纖維素，結(jié)構(gòu)為中空纖維膜；經(jīng)二次處理后，可以得到濃縮料液中的氯化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 4%，高含鹽的滲濾液中的氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。
權(quán)利要求
1.一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法，其特征在于包括下述步驟(1)將被處理料液經(jīng)納濾膜裝置進(jìn)行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；(2)將上述從納濾膜裝置出來(lái)的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置， 其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于被處理料液在進(jìn)入納濾膜裝置前進(jìn)行稀釋，將料液中鹽的溶濃度稀釋至鹽在水中飽和濃度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于將步驟O)中的納濾濃縮料液再進(jìn)入到納濾膜裝置，得到二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液；將上述二次納濾濃縮液和二次納濾含鹽滲濾液再進(jìn)入正滲透膜裝置， 其中二次納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)二次納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮； 即可進(jìn)一步將被處理料液分成濃縮料液和高濃縮含鹽液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于再將二次濃縮料液再進(jìn)行一次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，或依次進(jìn)行兩次納濾膜裝置與正滲透膜裝置的處理，得到濃縮料液和高濃縮含鹽液；高濃縮含鹽液再被輸入到被處理料液進(jìn)口，與被處理料液混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于被處理料液為含有機(jī)酸和一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中有機(jī)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 25%、一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 25% ；或?yàn)楹卸r(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽和一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的水溶液，其中二價(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5% 15%、一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于所述的一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、硝酸銨、或硝酸鈉，所述的二價(jià)或二價(jià)以上陰離子的無(wú)機(jī)鹽為硫酸鈉、磷酸鈉、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸銨、或磷酸鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法，其特征在于所述的一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用正滲透技術(shù)的納濾恒溶除一價(jià)陰離子無(wú)機(jī)鹽的方法， 其特征在于所述的正滲透膜裝置中的膜材質(zhì)為醋酸纖維素，其結(jié)構(gòu)為平板膜、中空纖維膜、 或卷式膜的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)處理方法，具體是指一種利用膜技術(shù)對(duì)一價(jià)離子與二價(jià)以上、及有機(jī)物進(jìn)行分離的方法。本發(fā)明的步驟是先將被處理料液經(jīng)納濾膜裝置進(jìn)行分離，得到納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液；然后將上述從納濾膜裝置出來(lái)的納濾濃縮液和納濾含鹽滲濾液進(jìn)入到正滲透膜裝置，其中納濾濃縮液作為正滲透膜裝置的驅(qū)動(dòng)液對(duì)納濾含鹽滲濾液進(jìn)行正滲透濃縮；即可對(duì)本發(fā)明中物料進(jìn)行濃縮。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以在低溫或常溫下進(jìn)行，可以減少升溫而提供能源，以及操作方便，固定投資較少，而且分離效果、濃縮效果更好。在整個(gè)過(guò)程中，不再有化學(xué)添加劑、二次污染等問(wèn)題的出現(xiàn)；所以更環(huán)保。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于化工企業(yè)。
文檔編號(hào)B01D61/02GK102527237SQ20121002892
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者丁國(guó)良, 謝柏明, 趙經(jīng)緯, 邱暉 申請(qǐng)人:杭州天創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司