本发明专利技术公开了含金属废酸液的一体化回收装置及方法，属于废弃物回收领域。本发明专利技术利用扩散渗析装置将含金属离子废酸液中的酸和金属离子分离，分离金属离子后的酸液可以作为回收酸重复循环利用，分离酸后的含金属离子废液再利用电沉积装置还原回收金属，最终电沉积残液排入废水处理系统。本发明专利技术联合两种装置，既解决了以往被忽视的扩散渗析残液中金属离子回收处理问题，又大幅度降低了含金属离子废酸液的酸浓度，创造了电沉积装置回收扩散渗析残液中金属离子的适用条件，利用扩散渗析与电沉积单元装置的互补特点，实现了含金属离子废酸液中酸和金属的有效回收。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废弃物回收领域，更具体地说，涉及含金属废酸液的一体化回收装置及方法。
技术介绍
在钛材、钢铁、电镀、稀土等行业中，通常采用盐酸、硫酸、硝酸等无机酸来清洗金属表面或使用盐酸、硫酸等无机酸来再生树脂，因此会有大量含金属离子的废酸液产生。对于这些废酸液如果不进行适当处理而直接排放，不仅会对环境造成污染，同时也浪费了自然资源。目前处理这类废液的方法有：药剂中和、酸碱废水中和、蒸发浓缩等，但不同程度的存在处理成本高、容易产生二次污染、未能实现资源回收等问题。扩散渗析是一种以浓度梯度作为推动力的自发膜分离过程，由于其具有效率高、安装和操作费用低、操作简单、能耗低等优势，已成功应用于钛白粉加工、钢铁生产、有色金属冶炼等行业中，用来处理含金属离子废酸液并回收无机酸。但报道的扩散渗析方法也存在着一些不足，比如：废酸液经过扩散渗析处理后，可以得到回收酸，但是同步产生的含高浓度金属酸性扩散渗析残液未得到有效处理，特别是其中高浓度金属离子未能实现资源回收，从而在技术经济层面均限制了扩散渗析方法处理含金属离子废酸液的广泛应用。电沉积方法可以利用电还原实现对含高浓度金属离子废水中金属的回收，但是上述含金属离子废酸液的酸浓度太高，对电沉积装置材质要求苛刻，且氢离子的析氢反应活跃，导致电沉积方法不能够直接用于含金属离子废酸液中金属回收。现有技术中没有对酸回收和金属回收两者同时进行，且回收效果好这样一个方案。中国专利申请，申请号201510540264.0，公开日2015年11月18日，公开了“一种不锈钢酸洗废水资源化回收方法”，该专利采用扩散渗析技术分离稀硫酸、稀硝酸和稀氢氟酸，对扩散渗析残液采用添加氧化钙的方法中和多余的酸，再利用硫化物沉淀法去除回收扩散渗析残液中的混合金属，没有对废液中的各种金属进行处理，损耗大，处理效率低。中国专利申请，申请号201110150938.8，公开日2012年12月12日，公开了“含六价铬废水的处理工艺方法”，该专利采用电沉积技术处理含六价铬的酸性解吸液，还原回收其中铬金属。该专利技术没有考虑采用对其中酸回收，而是直接中和酸性解吸液后采用电沉积技术还原回收其中铬金属，导致的酸消耗过高，成本高，处理效果不足。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的金属离子扩散渗析残液未能实现资源回收、无法回收金属的问题，本专利技术提供了含金属废酸液的一体化回收装置及方法，它能够分别回收含金属废酸液中酸和金属，从而实现了工业废弃物综合回收。2.技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现。含金属废酸液的一体化回收装置，包括扩散渗析装置与电沉积装置组成，扩散渗析装置与电沉积装置通过中间缓冲罐连接。更进一步的，所述的扩散渗析装置由若干层离子交换膜组成的膜堆，以及固定于膜堆两侧的前夹紧板和后夹紧板组成。更进一步的，所述的膜堆由依次设置的支撑板、密封垫、离子交换膜、密封垫、流道隔网、密封垫、离子交换膜、密封垫和支撑板一次叠压而成。更进一步的，扩散渗析装置设置有两个流道，一个流道为废酸液流道，废酸液流道的进口I通过管道连接到废酸液罐内部，出口I通过管道并经扩散渗析残液蠕动泵连接到中间缓冲罐内部，另一流道为回收流道，回收流道进口II连接接收罐，出口II通过回收酸蠕动泵连接回收酸槽罐，接收经过扩散渗析装置分离回收的酸。分别通过两个流道回收酸以及下一步的处理，分离方便，回收率高。更进一步的，所述的电沉积装置包括电解槽，电解槽内部设有阴极板、阳极板和上端盖，阴极板和阳极板连接电源的正极和负极，电解槽的电解槽进口和电解槽出口分别通过管道连接到中间缓冲罐和电沉积残液池罐的内部。更进一步的，中间缓冲罐和电沉积残液池罐内分别设置有潜水泵I和潜水泵II，并分别通过阀门I和阀门II控制管道开启，形成整个系统的循环回路。通过泵体的设置可以控制废酸液的处理顺序以及时间。更进一步的，所述的管道为硅橡胶管或乳胶管。由于处理液体为酸性物质，使用抗腐蚀性的管道进行连接，稳定性好，且安装方便。利用上述装置处理含金属离子废酸液的方法，步骤如下：步骤1：往接收罐中灌注自来水，至占罐体体积的10-90％；步骤2：往废酸液罐中灌注酸浓度为0.5-10mol/L、金属离子浓度为0.1-10mol/L的含金属离子废酸液，至占罐体体积的10-90％；步骤3：用回收酸槽罐接收经过扩散渗析装置分离回收的酸；步骤4：用中间缓冲罐接收经过扩散渗析装置后的扩散渗析残液；步骤5：扩散渗析后，分别用废酸液冲洗扩散渗析装置的废酸液流道，用自来水冲洗扩散渗析装置的回收流道以排除两个流道中的气泡，待扩散渗析装置运行60-120min到达稳定后，开启扩散渗析残液蠕动泵，并且保持扩散渗析残液蠕动泵在整个联合处理过程中始终以恒定流速运行；步骤6：开启进口I单独运行扩散渗析装置后，然后调节中间缓冲罐中扩散渗析残液pH为2-7，再开启中间缓冲罐中的阀门I，使扩散渗析残液流入电解槽，然后开启电源运行电沉积装置，之后保持扩散渗析装置和电沉积装置一起运行，进行含金属离子废酸液的一体化回收处理。更进一步的，含金属离子废酸液中的重金属离子为铜离子、镍离子、锌离子、镉离子、铬离子、铅离子、铝离子、铁离子、锡离子、汞离子、银离子、金离子，或是上述离子任意两项以上的混合物。可以多种金属离子以及混合物，处理多样化。更进一步的，酸为盐酸、硫酸、硝酸，或是上述酸任意两项以上的混合物。可处理多种酸以及混合物，处理回收多样化。由于本专利技术的含金属离子废酸液的处理装置和处理方法利用电沉积装置的还原重金属离子的能力使扩散渗析过程中产生的扩散渗析残液中的金属得以回收，与现有的扩散渗析装置相比，不仅回收了酸资源，也回收了重金属资源，且整个装置布局合理，实现含金属离子废酸液在整个装置内的循环流动，最大程度减少与外界环境接触，减少污染。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的一种扩散渗析与电沉积联合处理含金属离子废酸液的方法和装置，克服了单独采用扩散渗析方法时含金属离子扩散渗析残液的处理和金属回收问题，且克服了单独采用电沉积方法时含金属离子废酸液酸性太高，无法直接回收金属的问题，通过扩散渗析回收处理过的废液再经过电沉积处理，处理影响更小，可以直接避免酸液影响对废液进行金属离子的处理，获得的金属回收率大大提高，纯度由于没有酸液的影响，纯度提高；(2)本专利技术的采用多层离子交换膜组成的膜堆，通过多层固定的装置，对废酸液进行处理，回收酸液效率高，根据酸液的浓度选择不同层数的离子交换膜，可以有效保证处理效率和处理寿命，整个装置的处理效率大大提高；(3)本专利技术的一种扩散渗析与电沉积联合处理含金属离子废酸液的装置，可回收95％以上的酸，酸浓度达到0.4-10mol/L，可回收99.5％以上的金属，金属纯度达到98％以上；(4)扩散渗析装置设置有两个流道，一个流道为废酸液流道，另一流道为回收流道，分别通过两个流道回收酸以及下一步的处理，分离方便，回收率高；(5)由于电沉积装置包括电解槽进行电解的废液酸已经被大幅度回收，避免了原有处理时候耗电量大的情况，有效保证了电解寿命，且电解效果好，维护和保养费用大大降低；(6)中间缓冲罐和电沉积残液池罐内分别设置有潜水泵I和潜水泵II，并分别通过阀门I和阀门II控制管本文档来自技高网...
【技术保护点】
含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：包括扩散渗析装置(1)与电沉积装置(2)组成，扩散渗析装置(1)与电沉积装置(2)通过中间缓冲罐(3)连接。
【技术特征摘要】
1.含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：包括扩散渗析装置(1)与电沉积装置(2)组成，扩散渗析装置(1)与电沉积装置(2)通过中间缓冲罐(3)连接。2.根据权利要求1所述的含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：所述的扩散渗析装置(1)由若干层离子交换膜组成的膜堆(16)，以及固定于膜堆(16)两侧的前夹紧板(17)和后夹紧板(18)组成。3.根据权利要求2所述的含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：所述的膜堆(16)由依次设置的支撑板、密封垫、离子交换膜、密封垫、流道隔网、密封垫、离子交换膜、密封垫和支撑板一次叠压而成。4.根据权利要求1所述的含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：扩散渗析装置(1)设置有两个流道，一个流道为废酸液流道，废酸液流道的进口I(11)通过管道连接到废酸液罐内部，出口I(9)通过管道并经扩散渗析残液蠕动泵(8)连接到中间缓冲罐(3)内部；另一流道为回收流道，回收流道进口II(12)连接接收罐(5)，出口II通过回收酸蠕动泵(7)连接回收酸槽罐(4)，接收经过扩散渗析装置(1)分离回收的酸。5.根据权利要求1所述的含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：所述的电沉积装置(2)包括电解槽(20)，电解槽(20)内部设有阴极板(13)、阳极板(14)和上端盖(19)，阴极板(13)和阳极板(14)连接电源(15)的正极和负极，电解槽(20)的电解槽进口(21)和电解槽出口(22)分别通过管道连接到中间缓冲罐(3)和电沉积残液池罐(23)的内部。6.根据权利要求5所述的含金属废酸液的一体化回收装置，其特征在于：中间缓冲罐(3)和电沉积残液池罐(23)内分别设置有潜水泵I(24)和潜水泵II(25)，并分别通过阀门I(26)和阀门II(27)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炜铭，王刚，吕路，潘丙才，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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