渗析FeSO4体系中的H2SO4讲解.pptx

卷式扩散渗析膜法回收H2SO4／FeSO4体系中的H2SO4 近年来工业的发展已对环境产生了极大的威胁，很多行业在工业生产过程中带来了大量的无机废酸液，关于无机酸的回收和处理问题越来越受到人们的关注。其中硫酸法钛白粉生产中产生了大量废硫酸，由于废酸液中同时含有亚铁等可溶性盐，从而限制了硫酸的循环使用。将酸从金属盐的混合体系中分离回收的常用方法是扩散渗析法。 技术原理： 该技术利用阴离子交换膜对H 与金属离子的选 择透过性不同而实现酸与盐的分离。 扩散渗析法 无二次污染 技术优点： 高效实用 工艺简单 高效节能 阴离子交换膜扩散渗析 板框式扩散渗析器 结构简单、易拆装 设备笨重、体积大 不易运输、 传质不够充分 难以将其大规模工业应用 螺旋卷式扩散渗析膜组件 体积小、质量轻 装填密度大 易强化传质 商业化的成本低 实验部分 卷式扩散渗析的装置示意图 本实验中钛白废酸液(料液)和水在膜组件内所采用的是螺旋式逆流流动方式，钛白废酸液从左侧中心管进入膜组件，残液由左侧侧流管流出，水从右侧侧流管进入膜组件，回收酸液由右侧中心管流出。 螺旋卷式扩散渗析膜组件的流道示意图 每层阴离子交换膜两侧分别是钛白废酸液和水，钛白废酸料液从中心管口2进入，由对应的侧流管口1出来的是残液。水从侧流管口4进入，对应回收酸液由中心管口3流出，这就形成了料液(渗析液)和水(扩散液)的螺旋式逆流流动。 结果与讨论 时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响 料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响 料液中FeSO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响 流速比(残液／回收酸液)对卷式扩散渗析性能的影响 时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响 时间和流速对酸回收率和亚铁离子截留率的影响如图所示 时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响 流速从2 mL／min增加到10 mL／min时，在1 h内，酸的回收率逐渐增加，达到2 h后基本稳定，故后续试验中，酸和盐浓度均是采自2 h后的数据。 采用的流速越大，达到稳定状态所需要的时间越短，流速越低，即处理量越小时，酸回收率越大，Fe 截留率越小，实际上回收的酸浓度液也越大。 实际生产中应综合考虑酸回收率、金属盐泄漏率、回收酸浓度及单位时间处理量等指标，来选择合适的流速。 料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响 图中显示了料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析结果的影响，随着H2SO4浓度的增加，酸回收率也随之增加，从81．6％增加到85．7％，Fe 的截留率基本保持在90．5％，没有明显的变化，略显下降。因此随着H2SO4浓度的增加，酸的回收率也呈增加的趋势，Fe 的截留率基本保持不变，并因H 的竞争性透过而略显减小。 料液中FeSO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响 图中显示料液中FeSO4浓度对卷式 扩散渗析性能的影响，随着FeSO4 浓度的增加，酸回收率也随之增加。 流速比(残液／回收酸液)对卷式扩散渗析性能的影响 由图中可知，随着流速比(截留液／回收酸液)的增加，酸的回收率 有逐渐减小的趋势，从86．67％降到 53．85％，Fe2+截留率与酸回收率 呈现相反的趋势，是逐渐增加的，从 87．71％增加到95％。在流速比为1 的时候酸的回收率达到80％，Fe2+的 截留率可以达到90％。 结论 螺旋卷式扩散渗析膜组件是回收钛白废酸液中硫酸的有效设备，对于1 m2左右的膜组件，在要求酸回收率80％以上、金属离子截留率90％以上、回收酸浓度为原酸浓度70％左右时，保持流速比在0．85--1，处理量可达4．84 mL／(min·m2） 该膜组件装填密度大及其有利于传质的结构设计，使其在单位膜面积的处理量上明显优于小型板框式扩散渗析器，再加上该组件体积小、重量轻、便于串并联组合及与其它膜过程集成，有望获得工业废酸回收领域大规模使用，并创造可观的社会和经济效益。 Thank you