權(quán)利要求書(shū): 1.一種堿性電解液的處理方法,其特征在于,包括:
對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液,包括:將堿性電解液與第一電極和第二電極接觸,其中,第一電極上具有過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層;第二電極為具有析氧催化功能的惰性電極,或第二電極上具有析氧催化功能的膜層;使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于還原狀態(tài),以將堿性電解液中的堿金屬離子吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中;使第二電極或第二電極上的具有析氧催化功能的膜層處于氧化狀態(tài),以將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到中性的第一廢液;將再生液與第一電極和第二電極接觸,通過(guò)使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于氧化狀態(tài),以將吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中的堿金屬離子從過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中脫附,得到包含堿金屬離子的再生液;堿性電解液為堿性體系
液流電池使用過(guò)程中,陰、陽(yáng)極兩側(cè)電解液交叉污染后的電解廢液;其中,堿性電解液包括堿金屬離子、氫氧根離子、水分子、活性物質(zhì)以及伴隨性物質(zhì),活性物質(zhì)包括但不限于不同價(jià)態(tài)的多種金屬離子、合金,活性物質(zhì)和伴隨性物質(zhì)通常組成固態(tài)化合物;過(guò)渡金屬鐵氰化物的通式為AhM[k Fe(CN)6]l·mH2O,其中h、k、l、m為化學(xué)計(jì)量數(shù),A為堿金屬離子,M為過(guò)渡金屬離子;
將所述第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;
對(duì)所述第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液;其中,所述活性物質(zhì)包括第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子,對(duì)所述第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液,包括:采用第一電極電勢(shì),對(duì)所述第二廢液中的所述第一金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì);采用第二電極電勢(shì),對(duì)所述第二廢液中的所述第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第二金屬單質(zhì)和第三廢液;所述第一電極電勢(shì)大于所述第二電極電勢(shì);或采用電極隔離帶對(duì)電極進(jìn)行隔離,并采用第三電極電勢(shì),對(duì)所述第二廢液中的所述第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì)、第二金屬單質(zhì)和第三廢液;或采用第四電極電勢(shì),對(duì)所述第二廢液中的所述第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬和第二金屬的合金,以及第三廢液;其中,第一金屬和第二金屬在合金中的比例,與所述第四電極電勢(shì)相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解液的處理方法,其特征在于,將所述第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:對(duì)所述第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿性電解液的處理方法,其特征在于,對(duì)所述第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:采用蒸發(fā)器對(duì)所述第一廢液進(jìn)行多次蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;第二廢液為濃縮液;
其中,每次蒸發(fā)處理得到的一次蒸汽進(jìn)行機(jī)械壓縮,得到二次蒸汽,并送回至所述蒸發(fā)器的換熱室,作為所述換熱室的熱源,與所述第一廢液進(jìn)行多次換熱后,其中的液體部分經(jīng)蒸發(fā)、冷凝成所述達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;其中,所述二次蒸汽的溫度高于所述一次蒸汽的溫度,所述二次蒸汽的壓力高于所述一次蒸汽的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解液的處理方法,其特征在于,將所述第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:通過(guò)超濾及反滲透的雙膜分離所述第一廢液中的水,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解液的處理方法,其特征在于,還包括:
對(duì)所述第三廢液進(jìn)行過(guò)濾處理,得到過(guò)濾物質(zhì)和第四廢液;
對(duì)所述過(guò)濾物質(zhì)進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第二固態(tài)混合物;
若所述第四廢液滿足排放標(biāo)準(zhǔn),將所述第四廢液通過(guò)污水管道排放;
若所述第四廢液不滿足排放標(biāo)準(zhǔn),去除所述第四廢液中超標(biāo)的物質(zhì),將去除超標(biāo)的物質(zhì)后的第四廢液通過(guò)污水管道排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電解液的處理方法,還包括:
將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水與包含堿金屬離子的再生液進(jìn)行混合,并稀釋,得到達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液;
將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液通過(guò)污水管道排放。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堿性電解液的處理方法,還包括:
將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液,制備去離子水。
說(shuō)明書(shū): 一種堿性電解液的處理方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及液流電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種堿性電解液的處理方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 堿性體系液流電池在使用過(guò)程中如果離子交換膜破壞,會(huì)導(dǎo)致正、負(fù)極側(cè)電解液交叉污染,從而使電解液失效而成為廢液。目前用于去除廢水中含有的(重)金屬配合物的方法有化學(xué)、電解、沉積、吸附、膜分離、置換?沉淀、TiO2光催化和類Fenton氧化等。但由于堿性體系液流電池中電解液為強(qiáng)堿性,吸附、膜分離、TiO2光催化方法不適用,而化學(xué)、電解、沉積、置換?沉淀、類Fenton氧化方法需要消耗大量的電極材料或化學(xué)試劑,且添加的化學(xué)試劑可能造成二次污染。因此,如何對(duì)交叉污染后的堿性電解液進(jìn)行處理,是亟需解決的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容[0003] 有鑒于此,本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種堿性電解液的處理方法及系統(tǒng),用以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題。[0004] 根據(jù)本申請(qǐng)第一方面,本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種堿性電解液的處理方法,包括:[0005] 對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液,包括:將堿性電解液與第一電極和第二電極接觸,其中,第一電極上具有過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層;第二電極為具有析氧催化功能的惰性電極,或第二電極上具有析氧催化功能的膜層;使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于還原狀態(tài),以將堿性電解液中的堿金屬離子吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中;使第二電極或第二電極上的具有析氧催化功能的膜層處于氧化狀態(tài),以將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到中性的第一廢液;將再生液與第一電極和第二電極接觸,通過(guò)使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于氧化狀態(tài),以將吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中的堿金屬離子從過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中脫附,得到包含堿金屬離子的再生液;[0006] 將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;[0007] 對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或?qū)Φ诙U液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液。[0008] 可選地,將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:[0009] 對(duì)第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。[0010] 可選地,對(duì)第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:[0011] 采用蒸發(fā)器對(duì)第一廢液進(jìn)行多次蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;第二廢液為濃縮液;[0012] 其中,每次蒸發(fā)處理得到的一次蒸汽進(jìn)行機(jī)械壓縮,得到二次蒸汽,并送回至蒸發(fā)器的換熱室,作為換熱室的熱源,與第一廢液進(jìn)行多次換熱后,其中的液體部分經(jīng)蒸發(fā)、冷凝成達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;其中,二次蒸汽的溫度高于一次蒸汽的溫度,二次蒸汽的壓力高于一次蒸汽的壓力。[0013] 可選地,將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:[0014] 通過(guò)超濾及反滲透的雙膜分離第一廢液中的水,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。[0015] 可選地,活性物質(zhì)包括第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子,[0016] 對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液,包括以下至少之一:[0017] 采用第一電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì);采用第二電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第二金屬單質(zhì)和第三廢液;第一電極電勢(shì)大于第二電極電勢(shì);[0018] 采用電極隔離帶對(duì)電極進(jìn)行隔離,并采用第三電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì)、第二金屬單質(zhì)和第三廢液;[0019] 采用第四電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬和第二金屬的合金,以及第三廢液;其中,第一金屬和第二金屬在合金中的比例,與第四電極電勢(shì)相關(guān)。[0020] 可選地,堿性電解液的處理方法還包括:[0021] 對(duì)第三廢液進(jìn)行過(guò)濾處理,得到過(guò)濾物質(zhì)和第四廢液;[0022] 對(duì)過(guò)濾物質(zhì)進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第二固態(tài)混合物;[0023] 若第四廢液滿足排放標(biāo)準(zhǔn),將第四廢液通過(guò)污水管道排放;[0024] 若第四廢液不滿足排放標(biāo)準(zhǔn),去除第四廢液中超標(biāo)的物質(zhì),將去除超標(biāo)的物質(zhì)后的第四廢液通過(guò)污水管道排放。[0025] 可選地,堿性電解液的處理方法還包括:[0026] 將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水與包含堿金屬離子的再生液進(jìn)行混合,并稀釋,得到達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液;[0027] 將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液通過(guò)污水管道排放。[0028] 可選地,堿性電解液的處理方法還包括:[0029] 將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液,制備去離子水。[0030] 根據(jù)本申請(qǐng)第二方面,本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種堿性電解液的處理系統(tǒng),包括:[0031] 電控離子交換反應(yīng)池,用于對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;[0032] 濃縮裝置,用于將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液,以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;[0033] 蒸干裝置,用于對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或提純裝置,用于對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液。[0034] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的堿性電解液的處理方法及系統(tǒng),通過(guò)對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或?qū)Φ诙U液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液;如此,是通過(guò)一系列節(jié)能、環(huán)保的工藝對(duì)堿性電解液中的各種物質(zhì)逐步分離,并生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的包含堿金屬離子的再生液和水,以及需要進(jìn)一步處理的、少量的固體廢物,或第三廢液,不需要消耗大量的電極材料或化學(xué)試劑;且相較于傳統(tǒng)的單一工藝,更具系統(tǒng)性、綜合性和針對(duì)性;且如果對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,可以盡可能地循環(huán)、回收、利用廢液中的物質(zhì),具有額外的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)環(huán)境效應(yīng)。
[0035] 上述說(shuō)明僅是本申請(qǐng)技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段,而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施,并且為了讓本申請(qǐng)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂,以下特舉本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式。附圖說(shuō)明[0036] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中一種堿性電解液的處理方法的流程示意圖;[0037] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例中通過(guò)電解精煉法對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出的流程示意圖;[0038] 圖3a?3d為本申請(qǐng)實(shí)施例中對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換的流程示意圖;[0039] 圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例中一種電控離子交換反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)示意圖;[0040] 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例中對(duì)第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理的流程示意圖;[0041] 圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例中對(duì)通過(guò)超濾?反滲透的雙膜分離第一廢液中的水的流程示意圖;[0042] 圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例中一種堿性電解液的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;[0043] 圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例中另一堿性電解液的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式[0044] 為使本申請(qǐng)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。[0045] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種堿性電解液的處理方法,如圖1所示,包括:[0046] S101,對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液。[0047] 在本實(shí)施例中,堿性電解液為堿性體系液流電池使用過(guò)程中,陰、陽(yáng)極兩側(cè)電解液交叉污染后的電解廢液。其中,堿性電解液包括堿金屬離子、氫氧根離子、水分子、活性物質(zhì)+ +以及伴隨性物質(zhì)。堿金屬離子包括但不限于鈉離子(Na)、鉀離子(K)?;钚晕镔|(zhì)包括但不限于不同價(jià)態(tài)的多種金屬離子、合金?;钚晕镔|(zhì)和伴隨性物質(zhì)通常組成固態(tài)化合物。該固態(tài)化合物可溶于強(qiáng)堿性溶液中,不溶或難溶于中性水溶液。堿性電解液的PH可達(dá)14左右,濃度可達(dá)30%以上。
[0048] 在本實(shí)施例中,電控離子交換(ESIX)是將電活性離子交換
功能材料沉積在導(dǎo)電基體上制成納米尺度薄膜,通過(guò)
電化學(xué)方法調(diào)節(jié)膜的氧化/還原狀態(tài)來(lái)控制離子的吸附與脫附,從而使堿性電解液中的離子得到分離并使膜得到再生的新型高效離子分離技術(shù),具有操作條件溫和,能夠去除目標(biāo)離子,脫附無(wú)需二次添加劑,對(duì)目標(biāo)離子具有較高親和性等優(yōu)點(diǎn)。[0049] 在本實(shí)施例中,首先可在高比表面積的第一導(dǎo)電基體上制備具有吸附堿金屬離子的膜層,得到第一電極。在高比表面積的第二導(dǎo)電基體上制備具有析氧催化功能的膜層,得到第二電極?;蛘咧苯舆x用具有析氧催化功能的惰性電極為第二電極。然后在電控離子交換反應(yīng)池中通過(guò)電位調(diào)節(jié)使具有吸附堿金屬離子的膜層處于還原狀態(tài),使得堿性電解液中的堿金屬離子吸附至該膜層中,實(shí)現(xiàn)堿性電解液中堿金屬離子的去除。使具有析氧催化功能的膜層或第二電極處于氧化狀態(tài),使得堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到水和?氧氣。氧氣可直接排至大氣層。堿性電解液的pH值隨著OH的消耗和水的生產(chǎn)而逐漸降低。
氫氧根離子進(jìn)行氧化反應(yīng)的反應(yīng)式為: 。
[0050] 其中,對(duì)于吸附了堿金屬離子的膜層,可置于再生液中,通過(guò)電位調(diào)節(jié)使該膜層處于氧化狀態(tài),使得膜層中的堿金屬離子脫附至再生液中,以達(dá)到脫附膜層中堿金屬離子的目的,實(shí)現(xiàn)膜層再生,并得到包含堿金屬離子的再生液。再生液為可以溶解堿金屬離子的溶液,具體可以是去離子水。[0051] 在多次重復(fù)上述步驟后,將堿性電解液中的堿金屬離子完全轉(zhuǎn)移至再生液時(shí),堿性電解液將達(dá)到中和水平,得到中性的第一廢液。這一過(guò)程避免了大量化學(xué)劑的加入,減小了二次污染。[0052] S102,將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。[0053] 在本實(shí)施例中,第一廢液的量比較大,且其中包含大量的水,因此,可以通過(guò)對(duì)第一廢液進(jìn)行濃縮,得到少量的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。其中,第二廢液中包括活性物質(zhì)、伴隨性物質(zhì)以及水。[0054] 在本實(shí)施例中,濃縮工藝包括但不限于普通蒸發(fā)、機(jī)械壓縮蒸發(fā)、超濾?反滲透的雙膜分離工藝。[0055] S103,對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或?qū)Φ诙U液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液。[0056] 在本實(shí)施例中,在一種實(shí)現(xiàn)方式中,對(duì)于第二廢液,可以在蒸干裝置,例如反應(yīng)釜或耙式干燥機(jī)中進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到固態(tài)鹽和鹽渣,即第一固態(tài)混合物。其中,第一固態(tài)混合物可以交由環(huán)保公司處理。[0057] 在另一種實(shí)現(xiàn)方式中,對(duì)于第二廢液,可以通過(guò)電解精煉法對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液。具體可以采用提純裝置,例如電解池,如圖2所示,對(duì)第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到固態(tài)的活性物質(zhì)。其中,第一金屬陽(yáng)離子示例性示出了 、 ,第二金屬陽(yáng)離子示例性示出了 、
,但并不以此為限。
[0058] 在一種實(shí)施方式中,如果活性物質(zhì)包括第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子,例如包括第一價(jià)態(tài)的第一金屬陽(yáng)離子 ,第二價(jià)態(tài)的第一金屬陽(yáng)離子 ,第一價(jià)態(tài)的第二金屬陽(yáng)離子 ,第二價(jià)態(tài)的第二金屬陽(yáng)離子 。則對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)
行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液,可以采用如下三種方式。
[0059] 第一種:采用第一電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì);采用第二電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第二金屬單質(zhì)和第三廢液;第一電極電勢(shì)大于第二電極電勢(shì)。[0060] 具體實(shí)施時(shí),在需要對(duì)第一金屬陽(yáng)離子 、 進(jìn)行提純時(shí),陽(yáng)極電極的材質(zhì)為粗制X金屬單質(zhì)(作為純度較低的犧牲電極),陰極電極為純度高的X金屬單質(zhì);在需要對(duì)第二金屬陽(yáng)離子 、 進(jìn)行提純時(shí),陽(yáng)極電極的材質(zhì)為粗制Y金屬單質(zhì)(作為純度較低的犧牲電極),陰極電極為純度高的Y金屬單質(zhì)。
[0061] 此時(shí),陽(yáng)極電極可能發(fā)生如下多種電極反應(yīng):[0062] ,[0063] ,[0064] ,[0065] ,[0066] ,[0067] ,[0068] 。[0069] 陰極電極的反應(yīng)過(guò)程是陽(yáng)極電極的反應(yīng)過(guò)程的逆反應(yīng),即金屬離子( 和),( 和 )的還原。
[0070] ,[0071] ,[0072] ,[0073] ,[0074] 。[0075] 考慮到第二廢液中同時(shí)含有金屬離子( 和 ),( 和 ),為了避免金屬單質(zhì)析出時(shí)出現(xiàn)交叉沉積(陰極共析)的現(xiàn)象,即在陰極電極X表面沉積出Y金屬單質(zhì),或在陰極電極Y表面沉積出X金屬單質(zhì),需要比較金屬X,Y的電極電勢(shì),先電解精煉電極電勢(shì)高的金屬。其中,如果X的電極電勢(shì)較Y的電極電勢(shì)更低,則可控制外部直流電源的電位,先電解精煉金屬Y;反之,如果Y的電極電勢(shì)較X的電極電勢(shì)更低,則可控制外部直流電源的電位,先電解精煉X金屬。在本實(shí)施例中,第一金屬陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的第一金屬單質(zhì)的電極電勢(shì),大于第二金屬陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的第二金屬單質(zhì)的電極電勢(shì)。
[0076] 考慮到電解池在電解精煉過(guò)程中,其陰極電極存在析氫現(xiàn)象,陽(yáng)極電極存在析氧的現(xiàn)象,電解池所在空間須設(shè)置通風(fēng)裝置,并安裝可燃、有毒氣體探測(cè)器,在濃度達(dá)到一定程度時(shí)及時(shí)排放這些氣體。[0077] 通過(guò)該方式的電解精煉,可以阻止不同金屬之間的交叉沉積,得到純的第一金屬單質(zhì)和第二金屬單質(zhì)。[0078] 第二種:采用電極隔離帶對(duì)電極進(jìn)行隔離,并采用第三電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬單質(zhì)、第二金屬單質(zhì)和第三廢液。[0079] 具體實(shí)施時(shí),在需要對(duì)第一金屬陽(yáng)離子 、 進(jìn)行提純時(shí),陽(yáng)極電極的材質(zhì)為粗制X金屬單質(zhì)(作為純度較低的犧牲電極),陰極電極為純度高的X金屬單質(zhì);在需要對(duì)第二金屬陽(yáng)離子 、 進(jìn)行提純時(shí),陽(yáng)極電極的材質(zhì)為粗制Y金屬單質(zhì)(作為純度較低的犧牲電極),陰極電極為純度高的Y金屬單質(zhì)。同時(shí),考慮到第二廢液中同時(shí)含有金屬離子( 和 ),( 和 ),為了避免金屬單質(zhì)析出時(shí)出現(xiàn)交叉沉積(陰極
共析)的現(xiàn)象,即在陰極電極X表面沉積出Y金屬單質(zhì),或在陰極電極Y表面沉積出X金屬單質(zhì),可以采用電極隔離帶對(duì)陰極電極進(jìn)行隔離。
[0080] 通過(guò)該方式的電解精煉,可以阻止不同金屬之間的交叉沉積,得到純的第一金屬單質(zhì)和第二金屬單質(zhì)。[0081] 第三種:采用第四電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬和第二金屬的合金,以及第三廢液;其中,第一金屬和第二金屬在合金中的比例,與第四電極電勢(shì)相關(guān)。[0082] 具體實(shí)施時(shí),可以直接采用相同的電極電勢(shì),對(duì)第二廢液中的第一金屬陽(yáng)離子和第二金屬陽(yáng)離子進(jìn)行電解精煉提純,得到第一金屬和第二金屬的合金,以及第三廢液,第一金屬和第二金屬在合金中的比例,可通過(guò)第四電極電勢(shì)的設(shè)定來(lái)調(diào)節(jié)。[0083] 通過(guò)該方式的電解精煉,可以得到第一金屬和第二金屬的合金。[0084] 在本實(shí)現(xiàn)方式中,通過(guò)對(duì)固態(tài)的活性物質(zhì)的回收,可以創(chuàng)造更大的價(jià)值,同時(shí)也更加的環(huán)保。[0085] 在一些實(shí)施例中,對(duì)于第三廢液,由于量比較少,可以直接交由環(huán)保公司處理。[0086] 在另一些實(shí)施例中,也可以通過(guò)過(guò)濾、蒸干結(jié)晶等工藝獲得固態(tài)鹽和鹽渣,然后再將固態(tài)鹽和鹽渣交由環(huán)保公司處理,減少環(huán)保公司處理的難度。[0087] 具體地,第三廢液的處理方法包括:[0088] 對(duì)第三廢液進(jìn)行過(guò)濾處理,得到過(guò)濾物質(zhì)和第四廢液;對(duì)過(guò)濾物質(zhì)進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第二固態(tài)混合物;若第四廢液滿足排放標(biāo)準(zhǔn),將第四廢液通過(guò)污水管道排放;若第四廢液不滿足排放標(biāo)準(zhǔn),去除第四廢液中超標(biāo)的物質(zhì),將去除超標(biāo)的物質(zhì)后的第四廢液通過(guò)污水管道排放。[0089] 具體實(shí)施時(shí),對(duì)上述第二廢液中的活性物質(zhì)( 和 )、( 和 ),進(jìn)行電解精煉工藝過(guò)程中,純度較低的X電極和Y電極可能會(huì)溶解出一些雜質(zhì)金屬(陽(yáng)極共溶),同時(shí)第二廢液中原本包含的一些伴隨性物質(zhì),會(huì)進(jìn)一步生成陽(yáng)極泥(絮狀物質(zhì)沉淀)。
所以可以對(duì)第三廢液進(jìn)行過(guò)濾處理;或在電解精煉過(guò)程中,對(duì)電解池進(jìn)行定期凈化,盡量降低這些離子在第二廢液中的積累,例如對(duì)于這一過(guò)程中產(chǎn)生的沉積物,可在對(duì)該第二廢液循環(huán)電解精煉的過(guò)程中過(guò)濾掉。該類沉積型過(guò)濾物質(zhì)(雜質(zhì)),可進(jìn)一步在反應(yīng)釜中進(jìn)行蒸干結(jié)晶,或者采用耙式干燥機(jī)進(jìn)行蒸干結(jié)晶,最終得到固態(tài)鹽和鹽渣,即第二固態(tài)混合物,然后可以交由環(huán)保公司處理。該方案產(chǎn)生的固態(tài)鹽和鹽渣,相較于直接對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶而產(chǎn)生的固態(tài)鹽和鹽渣,其體積和質(zhì)量更少,環(huán)保處理的難度更低。
[0090] 對(duì)于經(jīng)過(guò)電解精煉工藝以及過(guò)濾處理后的第三廢液,也即第四廢液,從理論上回收了所有的活性物質(zhì)( 和 ),( 和 ),并制備了單質(zhì)金屬X和Y,濾除了其他一些伴隨性物質(zhì)。但此時(shí)第四廢液仍然不能直接排放??梢酝ㄟ^(guò)采樣送檢的方式,通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析法及相關(guān)儀器(ICP?OES)來(lái)測(cè)定第四廢液中全部金屬元素和部分非金屬元素的含量。如測(cè)試結(jié)果表明第四廢液達(dá)到國(guó)家相關(guān)水排放標(biāo)準(zhǔn),則可以通過(guò)污水管道進(jìn)行排放;如測(cè)試結(jié)果表明第四廢液沒(méi)有達(dá)到國(guó)家相關(guān)水排放標(biāo)準(zhǔn),則需要針對(duì)性地對(duì)超標(biāo)離子進(jìn)行進(jìn)一步去除,直到該第四廢液達(dá)到國(guó)家相關(guān)水排放標(biāo)準(zhǔn)為止,然后可以通過(guò)污水管道進(jìn)行排放。
[0091] 在一些實(shí)施例中,對(duì)于達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水和包含堿金屬離子的再生液,可以將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水與包含堿金屬離子的再生液進(jìn)行混合,并稀釋,得到達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液(接近自然水體中堿金屬離子含量標(biāo)準(zhǔn));然后將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液通過(guò)污水管道排放。[0092] 如此,既可以使得達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水和包含堿金屬離子的再生液通過(guò)污水管道排放,又可以減少用于稀釋包含堿金屬離子再生液的水。[0093] 在另一些實(shí)施例中,對(duì)于達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水和包含堿金屬離子的再生液,可以將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水與包含堿金屬離子的再生液進(jìn)行混合,并稀釋,得到達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液,然后將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的包含堿金屬離子的再生液,制備去離子水。[0094] 其中,制備的去離子水可以作為液流電池體系用電解液的原料,如此,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)作為廢液的堿性電解液中水的回收,再利用。[0095] 在另一些實(shí)施例中,對(duì)于達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,可以直接通過(guò)污水管道進(jìn)行排放。對(duì)于包含堿金屬離子的再生液,可以進(jìn)一步制備去離子水。[0096] 如此,可以實(shí)現(xiàn)將再生液中的水進(jìn)行回收利用。[0097] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的堿性電解液的處理方法,通過(guò)對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或?qū)Φ诙U液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液;如此,是通過(guò)一系列節(jié)能、環(huán)保的工藝對(duì)堿性電解液中的各種物質(zhì)逐步分離,并生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的包含堿金屬離子的再生液和水,以及需要進(jìn)一步處理的、少量的固體廢物,或第三廢液,不需要消耗大量的電極材料或化學(xué)試劑;且相較于傳統(tǒng)的單一工藝,更具系統(tǒng)性、綜合性和針對(duì)性;且如果對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,可以盡可能地循環(huán)、回收、利用廢液中的物質(zhì),具有額外的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)環(huán)境效應(yīng)。[0098] 在一個(gè)可選的實(shí)施例中,步驟S101,對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液,具體包括:[0099] 第一步,將堿性電解液與第一電極和第二電極接觸,其中,第一電極上具有過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層;第二電極為具有析氧催化功能的惰性電極,或第二電極上具有析氧催化功能的膜層;[0100] 第二步,使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于還原狀態(tài),以將堿性電解液中的堿金屬離子吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中;[0101] 第三步,使第二電極或第二電極上的具有析氧催化功能的膜層處于氧化狀態(tài),以將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到中性的第一廢液;[0102] 第四步,將再生液與第一電極和第二電極接觸,通過(guò)使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于氧化狀態(tài),以將吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中的堿金屬離子從過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中脫附,得到包含堿金屬離子的再生液。[0103] 在本實(shí)施例中,本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn):過(guò)渡金屬鐵氰化物(MHCFs)是一類以過(guò)渡金屬為中心的無(wú)機(jī)配位化合物,其通式為AhM[k Fe(CN)6]l·mH2O,其中h、k、l、m為化學(xué)計(jì)量數(shù),A為堿金屬離子,M為過(guò)渡金屬離子。一般而言,采用不同過(guò)渡金屬M(fèi)合成的MHCFs具有不同的物理性能和化學(xué)性能。過(guò)渡金屬鐵氰化物(MHCFs),對(duì)堿金屬離子表現(xiàn)出優(yōu)良的離子交換性能;另一方面,部分過(guò)渡金屬鐵氰化物(MHCFs)可以在較寬的pH值范圍內(nèi)尤其在堿性溶液中,仍然可以保持良好的穩(wěn)定性。在水性電解質(zhì)情況下,大尺寸離子例如鈉、鉀和銨離子在過(guò)渡金屬鐵氰化物(MHCFs)存在插層行為。這些大尺寸離子與過(guò)渡金屬鐵氰化物(MHCFs)的間隙空間相容,使得其展現(xiàn)良好的容量保持能力。[0104] 例如,鐵氰化鎳(NiCHF)在堿性溶液(特別是強(qiáng)堿性溶液)中的離子交換特性,以及在氧化還原反應(yīng)中的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)鐵氰化鎳(NiCHF)對(duì)堿金屬離子表現(xiàn)出優(yōu)良的交換性能,且其在較寬的pH值范圍內(nèi)尤其在堿性溶液中,仍然可以保持良好的穩(wěn)定性。對(duì)于堿金屬離+ +子Na或K,存在如下氧化還原反應(yīng):
[0105] ;[0106] 。[0107] 因此,本申請(qǐng)發(fā)明人想到可以在高比表面積的第一導(dǎo)電基體上制備過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層,例如在泡沫鎳電極基體上制備鐵氰化鎳(NiCHF)涂層,得到第一電極。在高比表面積的第二導(dǎo)電基體上制備具有析氧催化功能的膜層,例如在金屬鈦陽(yáng)極電極基體上制備有貴金屬氧化物涂層,得到第二電極。或者直接選用具有析氧催化功能的惰性電極為第二電極。[0108] 然后采用電控離子交換反應(yīng)池,對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換。其中,第一電極與外部直流電源的負(fù)極連接,第二電極與外部直流電源的正極連接。[0109] 具體實(shí)施時(shí),如圖3a所示,首先通過(guò)自吸泵,將第一儲(chǔ)罐中的液流電池用交叉污染廢液,即本申請(qǐng)的堿性電解液引入電控離子交換反應(yīng)池,打開(kāi)外部直流電源。直流電源的負(fù)極接第一電極,正極接第二電極。然后通過(guò)施加電位使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于還原狀態(tài),以將堿性電解液中的堿金屬離子吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中;使第二電極或第二電極上的具有析氧催化功能的膜層處于氧化狀態(tài),以將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到中性的第一廢液。如圖3b所示,然后通過(guò)自吸泵將第一廢液引回第一儲(chǔ)液罐。如圖3c所示,然后通過(guò)自吸泵將第二儲(chǔ)罐中的再生液引入電控離子交換反應(yīng)池,通過(guò)施加電位使第一電極上的過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層處于氧化狀態(tài),以將吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中的堿金屬離子從過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層中脫附,堿金屬離子進(jìn)入再生液中,得到包含堿金屬離子的再生液。如圖3d所示,然后通過(guò)自吸泵將包含堿金屬離子的再生液引入第二儲(chǔ)液罐。該過(guò)程通過(guò)4個(gè)步驟將堿性電解液中的堿金屬離子轉(zhuǎn)移到再生液中。[0110] 其中,圖3a?3d中,1為電控離子交換反應(yīng)池,2為第一儲(chǔ)液罐3為第一電極,4為第二電極,5為具有電位調(diào)節(jié)功能的外部直流電源,6為耐強(qiáng)堿自吸泵,7為閥門(mén),8為第二儲(chǔ)液罐,9為在線pH
檢測(cè)儀。[0111] 由于堿性電解液的pH值可達(dá)14左右,濃度可達(dá)30%以上,堿金屬離子的濃度很高,過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層單次吸附堿金屬離子的能力有限,需要在電控離子交換反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置多組上述的外部直流電源和陰極、陽(yáng)極電極組成的電控離子交換裝置同時(shí)工作,如圖4所示,并多次重復(fù)上述步驟,才能將堿性電解液中的堿金屬離子完全轉(zhuǎn)移至再生液中。其中,圖4中的1為電控離子交換反應(yīng)池,2為第一電極,3為第二電極,4為具有電位調(diào)節(jié)功能的外部直流電源,5為在線pH檢測(cè)儀。[0112] 電控離子交換反應(yīng)池內(nèi)堿性電解液的pH值隨著OH?根的消耗和水的生產(chǎn)而逐漸降低,在多次重復(fù)上述步驟,將堿性電解液中的堿金屬離子完全轉(zhuǎn)移至再生液時(shí),堿性電解液將達(dá)到中和水平,可通過(guò)安裝在電控離子交換反應(yīng)池內(nèi)的pH檢測(cè)儀進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),可以認(rèn)為,當(dāng)堿性電解液達(dá)到中和水平時(shí),即pH值為7時(shí),堿性電解液中的堿金屬離子完全轉(zhuǎn)移到再生液中。[0113] 試驗(yàn)表面,若第二電極為具有析氧催化功能的惰性電極,相比使用具有析氧催化功能的膜層的第二電極,在相同的陽(yáng)極電流密度情況下,具有析氧催化功能的惰性電極的析氧電位大幅度下降,即在恒流極化下槽電壓降低,節(jié)省了電能。[0114] 在本實(shí)施例中,通過(guò)在第一電極上制備過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層,在第二電極上制備具有析氧催化功能的膜層或使第二電極為具有析氧催化功能的惰性電極,從而通過(guò)一次電控離子交換反應(yīng),既可以將堿性電解液中的堿金屬離子吸附至過(guò)渡金屬鐵氰化物膜層,又可以使堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,從而可以快速分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液變成為中性的第一廢液。[0115] 在一個(gè)可選的實(shí)施例中,步驟S102,將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:[0116] 對(duì)第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。[0117] 在本實(shí)施例中,機(jī)械壓縮蒸發(fā)是在單效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上,將蒸發(fā)器內(nèi)蒸出的低壓、低溫的一次蒸汽,經(jīng)過(guò)機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝的蒸汽壓縮機(jī),壓縮成較高壓力、較高溫度的二次蒸汽,并送回蒸發(fā)器的換熱室與第一廢液進(jìn)行換熱,被壓縮后的較高溫度及較高壓力的二次蒸汽,被第一廢液冷凝變成冷凝水排出,同時(shí)第一廢液被壓縮后的二次蒸汽加熱繼續(xù)蒸發(fā)。[0118] 具體實(shí)施時(shí),對(duì)第一廢液進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,如圖5所示,包括:[0119] 采用蒸發(fā)器對(duì)第一廢液進(jìn)行多次蒸發(fā)處理,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;第二廢液為濃縮液;其中,每次蒸發(fā)處理得到的一次蒸汽進(jìn)行機(jī)械壓縮,得到二次蒸汽,并送回至蒸發(fā)器的換熱室,作為換熱室的熱源,與第一廢液進(jìn)行多次換熱后,其中的液體部分經(jīng)蒸發(fā)、冷凝成達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;其中,二次蒸汽的溫度高于一次蒸汽的溫度,二次蒸汽的壓力高于一次蒸汽的壓力。其中,圖5中的1為蒸發(fā)器的換熱室,2為蒸發(fā)器,3為分離器,4為壓縮機(jī)。[0120] 在本實(shí)施例中,當(dāng)稀薄的一次蒸汽在經(jīng)體積壓縮后,其溫度會(huì)隨之升高,從而實(shí)現(xiàn)將低溫、低壓的一次蒸汽變成高溫、高壓的二次蒸汽,進(jìn)而可以作為熱源再次加熱需要被蒸發(fā)的第一廢液,從而完成循環(huán)回收利用蒸汽的目的。該工藝中,只需要使用少量的機(jī)械能就可以將一次蒸汽變?yōu)榭苫厥绽玫恼羝?,從而使蒸發(fā)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行,不需要外部蒸汽,具有很好的節(jié)能效果。優(yōu)化該工藝的前提下,可使第一廢液中水回收率達(dá)到90%,每噸第一廢液的處理成本可控制在20元以下。[0121] 在一個(gè)可選的實(shí)施例中,步驟S102,將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,包括:[0122] 通過(guò)超濾?反滲透的雙膜分離第一廢液中的水,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。[0123] 具體實(shí)施時(shí),超濾?反滲透的雙膜分離工藝如圖6所示。通過(guò)“超濾?反滲透”的雙膜分離工藝,可產(chǎn)生40% 50%的回用凈水,剩余的50% 60%的第二廢液需要進(jìn)一步處理以達(dá)到~ ~外排標(biāo)準(zhǔn)。由于反滲透膜對(duì)進(jìn)水要求較高,運(yùn)用反滲透技術(shù)對(duì)第一廢液進(jìn)行深度處理前,往往結(jié)合超濾、pH調(diào)節(jié)等預(yù)處理工藝。
[0124] 圖6中,半透膜左邊代表初始狀態(tài)時(shí)達(dá)到中和水平的第一廢液,包含作為溶質(zhì)的活性物質(zhì)和其他伴隨性物質(zhì),以及作為溶劑的純水。一般來(lái)說(shuō),溶劑的滲透方向是趨向滲透壓小的方向,稀溶液滲透壓大,濃溶液滲透壓小,于是稀溶液會(huì)自然向濃溶液滲透。反滲透過(guò)程,是一種以壓力差為推動(dòng)力,從溶液中分離溶劑的膜分離操作。對(duì)膜一側(cè)的第一廢液施加壓力,當(dāng)壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí),溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向做反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑,即滲透液(純水);在高壓側(cè)得到濃縮的溶液,即第二廢液。[0125] 圖6中,對(duì)于達(dá)到中和水平的第一廢液來(lái)說(shuō),其中含有活性物質(zhì)和其他伴隨性物質(zhì)。通過(guò)使用“超濾?反滲透”雙膜工藝,可以得到含有上述物質(zhì)的第二廢液和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。同時(shí),應(yīng)盡可能考慮使用高通量低壓反滲透膜裝置,并采用超聲強(qiáng)化膜過(guò)濾過(guò)程,提高膜通量與抑垢,并在需要時(shí)使用超聲波強(qiáng)化膜清洗與反沖洗過(guò)程,來(lái)提高該裝置的能效。[0126] 在本實(shí)施例中,通過(guò)超濾?反滲透的雙膜分離工藝分離第一廢液中的水,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。[0127] 本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種堿性電解液的處理系統(tǒng),如圖7?8所示,包括:[0128] 電控離子交換反應(yīng)池71,用于對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;[0129] 濃縮裝置72,用于將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液,以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;[0130] 蒸干裝置73,用于對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或提純裝置83,用于對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液。
[0131] 在本實(shí)施例中,濃縮裝置72包括但不限于機(jī)械壓縮蒸發(fā)裝置、高通量低壓反滲透膜裝置。[0132] 在本實(shí)施例中,蒸干裝置73包括但不限于反應(yīng)釜、耙式干燥機(jī)。[0133] 在本實(shí)施例中,提純裝置83包括但不限于電解池。[0134] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的堿性電解液的處理系統(tǒng),通過(guò)對(duì)堿性電解液進(jìn)行電控離子交換,以分離堿性電解液中的堿金屬離子,以及將堿性電解液中的氫氧根離子進(jìn)行氧化,得到包含堿金屬離子的再生液和中性的第一廢液;將第一廢液進(jìn)行濃縮,得到包含活性物質(zhì)的第二廢液以及達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水;對(duì)第二廢液進(jìn)行蒸干結(jié)晶,得到第一固態(tài)混合物;或?qū)Φ诙U液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,得到固態(tài)的活性物質(zhì)和第三廢液;如此,是通過(guò)一系列節(jié)能、環(huán)保的工藝對(duì)堿性電解液中的各種物質(zhì)逐步分離,并生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的包含堿金屬離子的再生液和水,以及需要進(jìn)一步處理的、少量的固體廢物,或第三廢液,不需要消耗大量的電極材料或化學(xué)試劑;且相較于傳統(tǒng)的單一工藝,更具系統(tǒng)性、綜合性和針對(duì)性;且如果對(duì)第二廢液中的活性物質(zhì)進(jìn)行提純析出,可以盡可能地循環(huán)、回收、利用廢液中的物質(zhì),具有額外的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)環(huán)境效應(yīng)。[0135] 應(yīng)該理解,可以使用上面所示的各種形式的流程,重新排序、增加或刪除步驟。例如,本發(fā)申請(qǐng)中記載的各步驟可以并行地執(zhí)行也可以順序地執(zhí)行也可以不同的次序執(zhí)行,只要能夠?qū)崿F(xiàn)本申請(qǐng)公開(kāi)的技術(shù)方案所期望的結(jié)果,本文在此不進(jìn)行限制。[0136] 此外,術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本申請(qǐng)的描述中,“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上,除非另有明確具體的限定。[0137] 以上所述,僅為本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式,但本申請(qǐng)的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
聲明:
“堿性電解液的處理方法及系統(tǒng)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)