[发明专利]一种膜法氯化钙母液浓缩的新方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业氯化钙母液的浓缩领域，具体地说，是一种膜法氯化钙浓缩的新方法及装置。

背景技术

对于低浓度的氯化钙母液浓缩，通常采用简单蒸发、多效蒸发等蒸发方法回收其中氯化钙，但是浓度越低，能耗越大，必须将其浓缩至30％以上再进行多效蒸发才经济可行。

目前可以用来进行浓缩盐溶液的技术较多，如电渗析、反渗透、纳滤、离子交换以及近年来发展起来的热泵技术、渗透汽化、膜蒸馏技术等。方法不同，能耗和浓缩效率各不相同。

电渗析、反渗透、纳滤、离子交换过程对原液盐浓度要求较严格，仅适合盐浓度较低的溶液浓缩处理，否则会出现浓差极化形成膜污染，影响膜的性能。电渗析技术一般要求原液的含盐量在5000ppm以下比较经济；反渗透要求原液含盐量在1500ppm以下比较经济；对于含盐量远远超过5000ppm的原液处理上往往需采用多效蒸发技术，多效蒸发技术在处理过程中要使大量的水气化，能耗大，处理成本高，经济性较差。

膜蒸馏技术是盐水浓缩的新技术，其原理是将膜技术与蒸馏过程相结合，利用膜来强化传递过程，促进气液相平衡分离过程，膜蒸馏技术实现可以实现浓缩和咸水的淡水。

与其它方法相比，膜蒸馏技术的技术优势在于：①操作温度低；②膜蒸馏装置拥有更大的气液接触界面和传质传热面积；③膜蒸馏装置采用对温度要求不高的非金属设备，具有较好的防腐抗氧化性能，可更好抵御高温卤水的腐蚀性，降低设备成本，可避免一系列防腐措施的采用；④设备体积小，占地面积小；⑤在膜面积较大的情况下，可更彻底地去除挥发性有机物，提高产品纯度；⑥对设备和膜的机械性能要求不高；⑦易于操作和管理，易于对生产规模随时进行调整，易于实现自动化和在线监测。由此可见，利用膜蒸馏方法在提高产品质量的同时，还可以有效节约能耗、提高能源利用效率、降低生成成本。

本专利采用膜蒸馏技术，以疏水中空纤维膜为分离介质，将膜蒸馏技术应用于CaCl₂废液的浓缩，将氯化钙浓缩至30％以上再进行多效蒸发，使整个过程经济可行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膜法氯化钙浓缩的新方法及装置。本发明是通过采用如图1所示的膜装置通过以下方法实现氯化钙母液的浓缩，具体方法如下：

首先调节将要浓缩的低浓度氯化钙母液pH值，然后加入一定量的螯合剂，在储液槽1中将要浓缩的低浓度氯化钙母液恒温，料液经循环泵2的抽吸，流经疏水性膜组件7的膜芯，然后进入泵体，最后经过转子流量计3、压力表4、温度计5，回到储液罐1进一步循环，真空泵9开启后，一部分被蒸发的料液透过疏水膜的微孔，由真空泵9抽入冷凝器8，冷却后进入收集槽6；另一部分料液由膜组件7流出，回到储液槽1中，使储液槽内料液变浓。

图1膜法氯化钙浓缩装置图

1储液槽，2循环泵，3转子流量计，4压力表，5温度表，6收集槽，7膜组件，8冷凝器，9真空泵

本发明是通过以下技术方案来实现的：

(1)首先将要浓缩的低浓度氯化钙母液pH值用盐酸调至6.0～6.5；通过调节待浓缩母液的pH、预过滤等方式，可以降低膜污染；

(2)为了防止钙盐的析出，采用一种聚羧酸型螯合剂R，与钙进行络合反应，使得料液中不析出钙盐，螯合剂的添加量在0.01％～0.5％之间，优选添加量为0.05％；

(3)在储液槽1中将要浓缩的低浓度氯化钙母液恒温至65±5℃；

(4)膜采用疏水性微孔膜，孔径在0.1um～2um之间，优选孔径为0.8um；膜为中空纤维膜，也可以平板膜、管式膜或卷式膜，优选中空纤维膜，这样获得最大的膜组件装填面积。

(5)本专利最关键的创新之处在于利用循环泵进口的吸力将母液从膜芯中吸出，这样可以获得较大的膜面错流流速，大大降低膜表面污染，另外还可以防止组件因压力过大产生的漏液，大大延长膜组件的使用寿命；

(6)流经膜芯的料液流速控制在0.05～1.0m/s之间，然后进入泵体，最后经过转子流量计3、压力表4、温度计5(用于记录料液进入膜组件后的流速、压力和温度)回到储液罐1进一步循环；

(7)真空泵9开启后，一部分被蒸发的料液透过疏水膜的微孔，由真空泵9抽入冷凝器8，冷却后进入收集槽6；另一部分料液由膜组件7流出，回到储液槽1中，使储液槽内料液变浓。

(8)经过进一步的循环膜蒸馏后，可以将初始浓度较低的氯化钙母液浓缩至30％以上。

(9)补充的原料液经冷凝器进行换热，回收热量，降低能耗,同时减少了冷却水的用量。