滲析FeSO4體系中的H2SO4

1、卷式擴(kuò)散滲析膜法回收H2SO4FeSO4體系中的H2SO4近年來工業(yè)的發(fā)展已對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了極大的威脅，很多行業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中帶來了大量的無機(jī)廢酸液，關(guān)于無機(jī)酸的回收和處理問題越來越受到人們的關(guān)注。其中硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中產(chǎn)生了大量廢硫酸，由于廢酸液中同時(shí)含有亞鐵等可溶性鹽，從而限制了硫酸的循環(huán)使用。將酸從金屬鹽的混合體系中分離回收的常用方法是擴(kuò)散滲析法。技術(shù)原理： 該技術(shù)利用陰離子交換膜對(duì)H 與金屬離子的選 擇透過性不同而實(shí)現(xiàn)酸與鹽的分離。擴(kuò)散滲析法無二次污染技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：高效實(shí)用工藝簡(jiǎn)單高效節(jié)能陰離子交換膜擴(kuò)散滲析板框式擴(kuò)散滲析器n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易拆裝n設(shè)備笨重、體積大n不易運(yùn)輸、n傳質(zhì)不夠充分n難以

2、將其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用螺旋卷式擴(kuò)散滲析膜組件n體積小、質(zhì)量輕n裝填密度大n易強(qiáng)化傳質(zhì)n商業(yè)化的成本低實(shí)驗(yàn)部分卷式擴(kuò)散滲析的裝置示意圖本實(shí)驗(yàn)中鈦白廢酸液(料液)和水在膜組件內(nèi)所采用的是螺旋式逆流流動(dòng)方式，鈦白廢酸液從左側(cè)中心管進(jìn)入膜組件，殘液由左側(cè)側(cè)流管流出，水從右側(cè)側(cè)流管進(jìn)入膜組件，回收酸液由右側(cè)中心管流出。螺旋卷式擴(kuò)散滲析膜組件的流道示意圖n每層陰離子交換膜兩側(cè)分別是鈦白廢酸液和水，鈦白廢酸料液從中心管口2進(jìn)入，由對(duì)應(yīng)的側(cè)流管口1出來的是殘液。水從側(cè)流管口4進(jìn)入，對(duì)應(yīng)回收酸液由中心管口3流出，這就形成了料液(滲析液)和水(擴(kuò)散液)的螺旋式逆流流動(dòng)。結(jié)果與討論n時(shí)間和流速對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n

3、料液中H2SO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n料液中FeSO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n流速比(殘液回收酸液)對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響時(shí)間和流速對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n時(shí)間和流速對(duì)酸回收率和亞鐵離子截留率的影響如圖所示時(shí)間和流速對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n流速?gòu)? mLmin增加到10 mLmin時(shí)，在1 h內(nèi)，酸的回收率逐漸增加，達(dá)到2 h后基本穩(wěn)定，故后續(xù)試驗(yàn)中，酸和鹽濃度均是采自2 h后的數(shù)據(jù)。n采用的流速越大，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時(shí)間越短，流速越低，即處理量越小時(shí)，酸回收率越大，F(xiàn)e 截留率越小，實(shí)際上回收的酸濃度液也越大。n實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)綜合考慮酸回收率、金屬鹽泄漏率、回收酸濃度及

4、單位時(shí)間處理量等指標(biāo)，來選擇合適的流速。料液中H2SO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n圖中顯示了料液中H2SO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析結(jié)果的影響，隨著H2SO4濃度的增加，酸回收率也隨之增加，從816增加到857，F(xiàn)e 的截留率基本保持在905，沒有明顯的變化，略顯下降。因此隨著H2SO4濃度的增加，酸的回收率也呈增加的趨勢(shì)，F(xiàn)e 的截留率基本保持不變，并因H 的競(jìng)爭(zhēng)性透過而略顯減小。料液中FeSO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n圖中顯示料液中FeSO4濃度對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響，隨著FeSO4濃度的增加，酸回收率也隨之增加。流速比(殘液回收酸液)對(duì)卷式擴(kuò)散滲析性能的影響n由圖中可知，隨著流速比(截留液回收酸液)的增加，酸的回收率有逐漸減小的趨勢(shì)，從8667降到5385，F(xiàn)e2+截留率與酸回收率呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，是逐漸增加的，從8771增加到95。在流速比為1的時(shí)候酸的回收率達(dá)到80，F(xiàn)e2+的截留率可以達(dá)到90。結(jié)論n螺旋卷式擴(kuò)散滲析膜組件是回收鈦白廢酸液中硫酸的有效設(shè)備，對(duì)于1 m2左右的膜組件，在要求酸回收率80以上、金屬離子截留率90以上、回收酸濃度為原酸濃度70左右時(shí)，保持流速比在085-1，處理量可達(dá)484 mL(minm2）n該膜組件裝填密度大及其有利于傳質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在單位膜面積的處理量上明顯優(yōu)于小型板框式擴(kuò)