一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置及方法，包括：1)预处理分离系统包括调节罐、第一管道混合反应器和第一反应釜；2)浓缩分离系统包括第二反应釜；3)再生活化系统包括第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐、分散反应器和淋洗液储罐；4)净化液处理系统包括第一净化液储罐、第二管道混合反应器和第一磁分离器。该装置经过预处理、三级逆流吸附脱附，在电场、离心等辅助驱动力下强化实现高浓度含砷废液的富集与浓缩。本发明专利技术提供的装置及方法，不仅能够实现含砷废液中砷定向的迁移、浓缩，产生的低浓度的含砷废液利于后续处理，而且获得了高浓度、高纯度的含砷废液便于实现资源化处置。

A Countercurrent Absorption and Desorption Device and Method for Multi-group Material Concentrating High Arsenic Waste Liquor

【技术实现步骤摘要】
一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置及方法
本专利技术涉及重金属废水处理
，具体来说，涉及一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置及方法，尤其是涉及一种处理砷酸钙渣废液、砷碱渣废液、硫化砷渣浸出液的运用多基团材料进一步多级逆流浓缩吸脱附的装置及方法。
技术介绍
含砷废液、冶炼废酸是铜、金等有色金属冶炼和含砷化合物生产加工过程中非常常见的工艺废液，其产生量大、腐蚀性强、毒性高，是一种及其危险的废物。例如锑、铅锌冶炼等行业产生大量含砷的危险废液，如砷碱渣废液、污酸废液等。由于废液中含有大量的碳酸钠与低价态的砷(III)，是锑、铅锌冶炼行业重大环保难题。高浓度含砷的危险废液，国内外现有处理技术有中和沉淀法、浮选法、吸附法、离子交换法、功能高分子膜法、萃取法和生化法等等，以上方法均存在砷污染的转移，扩散等二次污染，对砷废液的安全处置十分困难。CN201210148339.7公开了一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法。此方法在含砷溶液中利用亚铁盐作为沉砷剂，在弱酸条件下，通过空气氧化法，亚铁氧化成三价铁，三价铁与砷反应，生成稳定性高、砷的浸出毒性低的沉淀物。但对于不同浓度的含砷废液的处理仍存在不足。因此需要一种能够实现含砷废液的浓缩分离的装置及预处理工艺方法。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置及方法，不仅能够实现含砷废液中砷定向的迁移、浓缩，产生的低浓度的含砷废液降低后续处理负荷，获得的高浓度的含砷废液可实现资源化处理，符合我国危险废物处理技术的需求。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，包括相互连接的预处理分离系统、浓缩分离系统、再生活化系统和净化液处理系统；所述预处理分离系统包括依次连接的调节罐、第一管道混合反应器和第一反应釜；所述浓缩分离系统包括第二反应釜；所述第一反应釜的浓缩液出口与第二反应釜的入口连接；所述再生活化系统包括第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐、分散反应器和淋洗液储罐；所述第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐和分散反应器之间依次连接；所述淋洗液储罐的出口与再生反应器的淋洗液入口连接；所述淋洗液储罐的入口与再生反应器的淋洗液出口连接；所述第二反应釜的浓缩液出口与第二磁分离器的入口连接；所述分散反应器出口与第二管道混合反应器入口连接；所述净化液处理系统包括依次连接的第一净化液储罐、第二管道混合反应器和第一磁分离器；所述第一反应釜的净化液出口与第一净化液储罐的入口连接；所述第一磁分离器的第一出口与第一管道混合反应器的入口连接；所述第一磁分离器的第二出口与总净化液储罐连接。优选地，所述第二磁分离器的浓缩液出口与浓缩液储罐连接，或所述第二磁分离器的浓缩液出口与进一步处理浓缩液的装置连接；或直接通过第二次分离器的浓缩液出口排出浓缩液。进一步地，所述第二反应釜包括釜体、设置在釜体内的导体惰性圆柱、缠绕在釜体外的导体线圈和电源；所述第二反应釜的净化液出口和浓缩液出口在釜体端部的侧边由圆心向外并排设置，外出口为浓缩液出口，内出口为净化液出口；所述第二反应釜的入口在釜体的另一端的一侧边设置；所述导体惰性圆柱连接电源的阴极；所述导体线圈连接电源的阳极。进一步地，所述调节罐的入口通过第一泵与含砷废液罐连接。进一步地，所述调节罐的出口通过第二泵与第一管道混合反应器的入口连接。进一步地，所述第一反应釜的净化液出口通过第三泵与第一净化液储罐连接。进一步地，所述第一反应釜的浓缩液出口通过第四泵与第二反应釜的入口连接。进一步地，所述第一反应釜的浓缩液出口处设置有斜面。优选地，所述第一反应釜从上至下依次包括釜盖、釜体、和釜底；所述釜盖上设置有净化液出口；所述釜体底端侧边设置有入口；所述釜底呈倒锥形，所述釜底的一侧呈斜面状，另一侧设置有浓缩液出口。优选地，所述斜面与浓缩液出口呈120～160度。进一步地，所述第二反应釜的浓缩液出口通过第十泵与第二磁分离器的入口连接。进一步地，所述第二反应釜的净化液出口通过第八泵与第一净化液储罐连接。进一步地，所述第二磁分离器的浓缩液出口通过第九泵与浓缩液储罐连接。进一步地，所述分散反应器的出口通过第十一泵与第二管道混合反应器连接。进一步地，所述淋洗液储罐的出口通过第十二泵与再生反应器的淋洗液入口连接。进一步地，所述第一净化液储罐通过第五泵与第二管道混合反应器连接。进一步地，所述第一磁分离器的第二出口通过第七泵与总净化液储罐连接。进一步地，所述第一磁分离器的第一出口通过第六泵、第二泵与第一管道混合反应器的入口连接。进一步地，所述第一泵、第二泵、第三泵、第五泵、第六泵、第七泵、第九泵、第十一泵和第十二泵均为离心泵。进一步地，所述第四泵、第八泵和第十泵均为变频射流泵。所述变频射流泵为高压射流泵。另一方面，本专利技术提供一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附方法，具体包括如下步骤：1)预处理分离：含砷废液经pH值调节后，与第二级硅/铁纳米粒子悬浮液混合反应并分离，生成含硅/铁纳米粒子的第一级浓缩液和第一级净化液；2)浓缩分离系统：将含硅/铁纳米粒子的第一级浓缩液经电驱动和离心驱动分离，生成含硅/铁纳米粒子的第二级浓缩液和第二级净化液；3)再生活化：将含硅/铁纳米粒子的第二级浓缩液进行磁分离和超声分离，生成第三级浓缩液和第三级硅/铁纳米粒子吸附剂；第三级硅/铁纳米粒子吸附剂经酸化、氧化活化后生成第一级硅/铁纳米粒子吸附剂，待用；收集第三级浓缩液；4)净化液处理：第一级净化液和第二级净化液混合后的溶液，与第一级硅/铁纳米粒子吸附剂混合反应，经磁分离生成第三级净化液和第二级硅/铁纳米粒子吸附剂；第三级净化液收集；第二级硅/铁纳米粒子吸附剂送预处理分离系统使用。进一步地，所述pH值调节至4～6，可采用盐酸调节。进一步地，所述硅/铁纳米粒子吸附剂在初次使用时为第一级吸附剂，在循环使用时为吸附部分砷的吸附剂。进一步地，所述硅/铁纳米粒子为表面含有大量巯基，且经过正硅酸乙酯包覆四氧化三铁复合材料。所述硅/铁纳米粒子也就是本专利技术所述的多基团材料。进一步地，所述硅/铁纳米粒子可根据如下的方法制备而成：S1：FeCl3·6H2O和氯化亚铁FeCl2·4H2O以Fe2+：Fe3+的摩尔比为1：2的比例分别溶解于盐酸溶液中，混合，水浴加热，在N2环境下冷凝回流搅拌，得到铁混合溶液；S2：向S1溶液中缓慢滴加氨水水溶液，继续搅拌直至出现黑色沉淀，通过磁吸分离、水洗、烘干，获得Fe3O4纳米粒子；S3：Fe3O4纳米粒子加入乙醇和水溶液，分散，控制温度冷凝回流搅拌，同时缓慢滴加3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液，加完继续冷凝回流搅拌反应后缓慢滴加二甲基二硫代氨基甲酸钠水溶液继续冷凝回流搅拌反应，反应完后磁吸分离、洗涤残留物至水溶液为中性，烘干得到硅/铁纳米粒子。更进一步地，所述硅/铁纳米粒子的制备方法如下：S1：称取10.8gFeCl3·6H2O和3.98g氯化亚铁FeCl2·4H2O(Fe2+：Fe3+的摩尔比为1：2)分别溶解于100ml，0.5mol/L的盐酸溶液中，将其混合，水浴加热至75℃，在N2环境下冷凝回流搅拌1h，得到铁混合溶液；S2：向S1溶液中缓慢滴加5％～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，包括相互连接的预处理分离系统、浓缩分离系统、再生活化系统和净化液处理系统；所述预处理分离系统包括依次连接的调节罐、第一管道混合反应器和第一反应釜；所述浓缩分离系统包括第二反应釜；所述第一反应釜的浓缩液出口与第二反应釜的入口连接；所述再生活化系统包括第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐、分散反应器和淋洗液储罐；所述第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐和分散反应器之间依次连接；所述分散反应器出口与第二管道混合反应器入口连接；所述淋洗液储罐的出口与再生反应器的淋洗液入口连接；所述淋洗液储罐的入口与再生反应器的淋洗液出口连接；所述第二反应釜的浓缩液出口与第二磁分离器的入口连接；所述净化液处理系统包括依次连接的第一净化液储罐、第二管道混合反应器和第一磁分离器；所述第一反应釜的净化液出口与第一净化液储罐的入口连接；所述第一磁分离器的第一出口与第一管道混合反应器的入口连接；所述第一磁分离器的第二出口与总净化液储罐连接。

【技术特征摘要】
1.一种富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，包括相互连接的预处理分离系统、浓缩分离系统、再生活化系统和净化液处理系统；所述预处理分离系统包括依次连接的调节罐、第一管道混合反应器和第一反应釜；所述浓缩分离系统包括第二反应釜；所述第一反应釜的浓缩液出口与第二反应釜的入口连接；所述再生活化系统包括第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐、分散反应器和淋洗液储罐；所述第二磁分离反应器、再生反应器、悬浮液储罐和分散反应器之间依次连接；所述分散反应器出口与第二管道混合反应器入口连接；所述淋洗液储罐的出口与再生反应器的淋洗液入口连接；所述淋洗液储罐的入口与再生反应器的淋洗液出口连接；所述第二反应釜的浓缩液出口与第二磁分离器的入口连接；所述净化液处理系统包括依次连接的第一净化液储罐、第二管道混合反应器和第一磁分离器；所述第一反应釜的净化液出口与第一净化液储罐的入口连接；所述第一磁分离器的第一出口与第一管道混合反应器的入口连接；所述第一磁分离器的第二出口与总净化液储罐连接。2.根据权利要求1所述的富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，所述第二反应釜包括釜体、设置在釜体内的导体惰性圆柱、缠绕在釜体外的导体线圈和电源；所述第二反应釜的净化液出口和浓缩液出口在釜体端部的侧边由圆心向外并排设置，外出口为浓缩液出口，内出口为净化液出口；所述第二反应釜的入口在釜体的另一端的一侧边设置；所述导体惰性圆柱连接电源的阴极；所述导体线圈连接电源的阳极。3.根据权利要求1所述的富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，所述调节罐的入口通过第一泵与含砷废液罐连接；所述调节罐的出口通过第二泵与第一管道混合反应器的入口连接；所述第一反应釜的净化液出口通过第三泵与第一净化液储罐连接；所述第一反应釜的浓缩液出口通过第四泵与第二反应釜的入口连接；所述第一反应釜的浓缩液出口处设置有斜面。4.根据权利要求1所述的富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，所述第二反应釜的浓缩液出口通过第十泵与第二磁分离器的入口连接；所述第二反应釜的净化液出口通过第八泵与第一净化液储罐连接；所述第二磁分离器的浓缩液出口通过第九泵与浓缩液储罐连接；所述分散反应器的出口通过第十一泵与第二管道混合反应器连接；所述淋洗液储罐的出口通过第十二泵与再生反应器的淋洗液入口连接；所述第一净化液储罐通过第五泵与第二管道混合反应器连接；所述第一磁分离器的第二出口通过第七泵与总净化液储罐连接；所述第一磁分离器的第一出口通过第六泵、第二泵与第一管道混合反应器的入口连接。5.根据权利要求2～4任一项所述的富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，所述第一泵、第二泵、第三泵、第五泵、第六泵、第七泵、第九泵、第十一泵和第十二泵均为离心泵。6.根据权利要求2～4任一项所述的富集高砷废液的多基团材料逆流吸脱附装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈润华，王平，凌定勋，肖疆骏，田菲，杨洋，姜晓仪，王稳稳，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43