[发明专利]一种工业废酸的回收工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废酸的回收工艺，尤其涉及离子交换树脂再生废酸液、电镀废酸液和金属表面处理废酸液的回收工艺。

背景技术

在工业水处理、石油化工、电力、食品医药及冶金等领域，离子交换技术被广泛应用，当离子交换树脂床运行失效后，要用大量的酸和碱对失效的离子交换树脂进行再生处理，一股为了让树脂充分再生，至少需要两倍化学计量的再生剂，所以每周期的离子交换操作都要产生大量的废酸和废碱；在电镀及金属表面处理行业，大量的酸充当清洗液及电解液，当这些酸中金属离子达到一定浓度时，废酸就必须用新鲜的酸液代替。大量含重金属废酸的产生和排放，给生态环境造成极大的威胁，随着环保排放标准的日益严格，日益加大的环保压力迫切废酸排放企业寻求廉价稳定的废酸治理技术。

目前，绝大多数废酸均采用中和法和沉淀法处理，中和后的废水作为工业废水处理，该处理方法不仅需要消耗大量的石灰等中和剂，还产生大量的固体污染物，运行费用较高；部分工业废酸采用高温水解和蒸发法，但是能耗过大，仅适用于产品附加值高的特殊组分。基于离子交换膜的扩散透析技术可以相对经济有效地回收废酸，酸可以选择性地透过离子交换膜，而金属离子和有机物无法通过，从而实现酸的回收，除了流体泵外不需要消耗额外的能量，但是扩散透析技术由于膜面积限制，处理量降低，很难满足大量废酸的回收需要；由于离子交换膜制造的技术限制，孔径分布较宽，很难阻止单价的金属离子通过，膜对酸的通透选择性较差，不适合处理含单价金属盐的废酸，回收后的酸的浓度和纯度均受限制；此外膜易受有机物污染，价格昂贵，但寿命一股仅有数月。这些弊端均限制了扩散透析技术的广泛应用，一股仅可用于从含高价金属盐的废酸中回收酸，废酸中不宜含有单价金属离子和易污染膜的有机物。

由于离子交换树脂和离子交换膜具有类似的分离机理，但是离子交换树脂有更窄的孔径分布，且吸附和洗脱是在不同的分配平衡过程中完成，并不像扩散透析那样依靠不同组分在同一个过程中的扩散速率不同而实现组分间的分离，所以酸阻滞层析技术相对于扩散透析技术具有更高的分离能力和更低的运行成本。目前酸阻滞层析技术在国内还是空白，在国外该核心技术主要被加拿大和德国掌握，商业化的酸回收设备(APU)以Recoflo离子交换技术为基础，APU工艺以矮床和逆流洗脱著称，吸附操作时只利用树脂床的传质区，以此改善吸附动力学，洗脱时需要反方向进行，从而提高洗脱流出的酸的浓度，具体工艺如下：吸附操作时先进废酸至H⁺刚刚穿透，流出液全作为高盐废液部分；随后反方向进水洗脱，一部分料液返回利用，一部分作为纯酸。APU工艺可以经济有效地实现高价金属盐和酸的分离，但是在处理含单价Na⁺的废酸时，由于Na⁺和H⁺之间的分离程度较低，这时如果再仅仅利用树脂床的传质区，就会导致吸附的酸量很少，反映在洗脱流出曲线上则金属离子流出曲线和H⁺流出曲线之间的距离很近，且H⁺流出曲线的峰很窄，因此当溶液中金属离子浓度降低到一定标准时，H⁺浓度已经降得很低了，结果APU每循环回收的纯度达标的纯酸量很少，效率低下，而且浓度极低，不能满足工业化应用。由于以上技术缺陷，导致含单价金属离子或有机物的废酸回收问题一直是个技术难题和行业应用空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工业废酸的回收工艺，不仅适用于含高价金属盐的废酸体系，还适用于含有较多单价离子和有机物的废酸，如含Na⁺的废酸体系。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种工业废酸的回收工艺，将含有0.8mol/L以上H⁺浓度的废酸泵入装有吸酸树脂的酸回收层析器中，树脂吸附酸，当层析器流出液中H⁺浓度升到进料废酸中H⁺浓度的0.5～1倍时，停止进废酸，进水洗脱，洗脱液流向与废酸流向相同，当层析器流出液中H⁺浓度降到0.01～0.6mol/L时，停止进水，继续进废酸料液，层析器的进料端如此循环；

与此同时，层析器的出料端分四段分别收集流出液：

A段、低酸纯水段：水洗脱至流出液中H⁺浓度降到0.01～0.6mol/L时开始收集，直至流出液中金属离子浓度升到进料废酸中金属离子浓度的0.01～0.2倍时停止收集，A段收集液作为洗脱液回收利用；