渗析FeSO4体系中的H2SO4

1、卷式扩散渗析膜法回收H2SO4FeSO4体系中的H2SO4近年来工业的发展已对环境产生了极大的威胁，很多行业在工业生产过程中带来了大量的无机废酸液，关于无机酸的回收和处理问题越来越受到人们的关注。其中硫酸法钛白粉生产中产生了大量废硫酸，由于废酸液中同时含有亚铁等可溶性盐，从而限制了硫酸的循环使用。将酸从金属盐的混合体系中分离回收的常用方法是扩散渗析法。技术原理： 该技术利用阴离子交换膜对H 与金属离子的选 择透过性不同而实现酸与盐的分离。扩散渗析法无二次污染技术优点：高效实用工艺简单高效节能阴离子交换膜扩散渗析板框式扩散渗析器n结构简单、易拆装n设备笨重、体积大n不易运输、n传质不够充分n难以

2、将其大规模工业应用螺旋卷式扩散渗析膜组件n体积小、质量轻n装填密度大n易强化传质n商业化的成本低实验部分卷式扩散渗析的装置示意图本实验中钛白废酸液(料液)和水在膜组件内所采用的是螺旋式逆流流动方式，钛白废酸液从左侧中心管进入膜组件，残液由左侧侧流管流出，水从右侧侧流管进入膜组件，回收酸液由右侧中心管流出。螺旋卷式扩散渗析膜组件的流道示意图n每层阴离子交换膜两侧分别是钛白废酸液和水，钛白废酸料液从中心管口2进入，由对应的侧流管口1出来的是残液。水从侧流管口4进入，对应回收酸液由中心管口3流出，这就形成了料液(渗析液)和水(扩散液)的螺旋式逆流流动。结果与讨论n时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响n

3、料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响n料液中FeSO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响n流速比(残液回收酸液)对卷式扩散渗析性能的影响时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响n时间和流速对酸回收率和亚铁离子截留率的影响如图所示时间和流速对卷式扩散渗析性能的影响n流速从2 mLmin增加到10 mLmin时，在1 h内，酸的回收率逐渐增加，达到2 h后基本稳定，故后续试验中，酸和盐浓度均是采自2 h后的数据。n采用的流速越大，达到稳定状态所需要的时间越短，流速越低，即处理量越小时，酸回收率越大，Fe 截留率越小，实际上回收的酸浓度液也越大。n实际生产中应综合考虑酸回收率、金属盐泄漏率、回收酸浓度及

4、单位时间处理量等指标，来选择合适的流速。料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响n图中显示了料液中H2SO4浓度对卷式扩散渗析结果的影响，随着H2SO4浓度的增加，酸回收率也随之增加，从816增加到857，Fe 的截留率基本保持在905，没有明显的变化，略显下降。因此随着H2SO4浓度的增加，酸的回收率也呈增加的趋势，Fe 的截留率基本保持不变，并因H 的竞争性透过而略显减小。料液中FeSO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响n图中显示料液中FeSO4浓度对卷式扩散渗析性能的影响，随着FeSO4浓度的增加，酸回收率也随之增加。流速比(残液回收酸液)对卷式扩散渗析性能的影响n由图中可知，随着流速比(截留液回收酸液)的增加，酸的回收率有逐渐减小的趋势，从8667降到5385，Fe2+截留率与酸回收率呈现相反的趋势，是逐渐增加的，从8771增加到95。在流速比为1的时候酸的回收率达到80，Fe2+的截留率可以达到90。结论n螺旋卷式扩散渗析膜组件是回收钛白废酸液中硫酸的有效设备，对于1 m2左右的膜组件，在要求酸回收率80以上、金属离子截留率90以上、回收酸浓度为原酸浓度70左右时，保持流速比在085-1，处理量可达484 mL(minm2）n该膜组件装填密度大及其有利于传质的结构设计，使其在单位膜面积的处理量上明显优于小型板框式扩