[发明专利]一种石墨烯废酸资源化利用的方法

说明书

本发明属于石墨烯废酸处理技术领域，特别涉及一种石墨烯废酸资源化利用的方法，包括以下步骤：a)预处理：调节废酸中硫酸含量，并除去废酸中的悬浮性颗粒及大分子杂质；b)膜过滤：预处理后的废酸经过芳香聚酰胺纳滤膜处理得到浓缩液和透过液；c)沉淀处理：向所述透过液中添加硅氟酸，过滤得到滤饼和滤液；d)真空浓缩：将所述滤液在真空条件下浓缩处理，得到质量分数大于95％的硫酸；通过此发明实现了石墨烯生产过程中硫酸的循环和金属离子的回收，提高了其工业价值，降低了石墨烯工业化生产成本，具有显著的经济效益；另外还消除了环境污染，有利于环境质量的改善，具有良好的社会效益。

技术领域

本发明属于石墨烯废酸处理技术领域，特别涉及一种石墨烯废酸资源化利用的方法。

背景技术

目前，国内外处理废酸液的方法主要有废酸裂解、浓缩法，溶剂萃取法、离子交换法、膜分离法及化学转化法等，这些方法在实际应用中各有优缺点，单一工艺很难满足目标要求。

Hummer氧化还原法制备石墨烯通常都是用无机强质子酸(如浓硫酸、浓硝酸或它们的混合物)处理原料石墨，将强酸小分子插入石墨层间，再用强氧化剂(如高锰酸钾、高氯酸钾等)对其进行氧化。反应过程中石墨烯只吸收了上述物质中少部分的氧、氢元素，大部分元素被保留下来，以H⁺、SO₄^2-、K⁺、Mn²⁺等形式存在于水溶液中，产生大量废酸液。若不对其进行有效的处理，不仅会造成严重的环境污染，还会造成极大的资源浪费。

中国专利CN104085861B公开了一种从石墨烯含酸废水中回收硫酸的装置及其对应的工艺，从石墨烯废水中提纯硫酸，达到资源循环利用的目的，采用其装置及工艺酸液占比回收率达到92％-95％，但需要耐腐蚀设备和较高的能耗。

中国专利CN103696015A公开了一种石墨烯生产过程中废硫酸的处理方法，其特征在于将废硫酸收集，经过滤、沉降、得到透明的废硫酸，再将废硫酸加水稀释制的稀硫酸溶液，利用稀硫酸合成硫酸钙晶须，该发明的有益效果是石墨烯生产过程中利用废硫酸制得硫酸钙晶须，消除污染，改善环境质量，但由于钙沉淀剂的引入导致硫酸不能循环利用到石墨烯生产中，不能有效降低生产成本，且未涉及到废酸中金属离子的资源化利用。

中国专利CN106630290A公开了一种石墨烯含酸废水的处理回收方法，通过反渗透膜组件分步处理石墨烯含酸废水，得到硫酸的质量分数低于10mg/L的滤出水，滤出水返回石墨烯水洗工序循环使用，浓缩液与钙盐反应得到硫酸钙。该发明主要提供一种石墨烯含酸废水的处理回收方法，主要是解决废酸水的回用及较低浓度硫酸资源化问题，没有涉及到较高浓度硫酸的资源化利用及金属离子的资源化利用。

中国专利CN106396227A公开了一种液相化学法制备氧化石墨烯所产生废酸的资源化方法，采用钙沉淀剂进行硫酸根资源化，回收生石膏；通过添加碱与锰离子反应形成锰的氢氧化物，再与氧化剂反应生成锰的氧化物，进行锰的资源化；氯离子形成复合盐资源化利用，水循环利用于石墨烯生产装置。该方法在处理废酸过程中需要消耗大量的沉淀剂、碱以及氧化剂，后续物质的处置仍需消耗人力物力，且有造成二次污染的隐患。

中国专利CN104192850A公开了一种蛇纹石处理石墨烯废硫酸液的方法及其产物的综合利用，主要是以蛇纹石为废酸液处理剂，将废硫酸液浸泡蛇纹石、溶解过滤分离、蒸发浓缩结晶、调节pH值分步沉淀、高温煅烧、净化吸收等，石墨烯废硫酸液中硫酸成分转变为浓硫酸、硫酸盐，石墨烯废酸液和蛇纹石中金属元素转变为金属硫酸盐、金属氧化物，蛇纹石中硅元素转变成多孔二氧化硅。该发明过程中引入过多其他物质，浸泡时间长，工艺复杂，能耗较高，所得副产为混合物，易造成二次污染。

中国专利CN105923628A公开了一种石墨烯制备工艺中废水处理方法。分别通过加入合适的碱性物质并进行固液分离，获得锰副产物和废水。再将废水进行浓缩，结合多效蒸发得到硫酸钾副产物和去离子水，该发明只进行了锰和钾的回收利用，主要是采用化学转化法来处理石墨烯废酸，造成硫酸资源浪费。