技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及對含金屬離子酸性廢液進行擴散滲析與電滲析集成處理的裝置及方法。

背景技術

據中國《污染防治技術》雜志(2008，21：59-61)介紹，在鈦材、鋼鐵、電鍍、濕法煉銅、稀土等工業中，通常采用鹽酸、硫酸、硝酸和氫氟酸等無機酸來清洗金屬表面或溶解礦石，因此會有大量含金屬離子的酸性廢液產生。對于這些酸性廢液如果不進行適當處理而直接排放，不僅會對環境造成污染，同時也浪費了自然資源。目前雖然已有一些用于處理這類廢液的方法，其中包括：投藥中和、酸堿廢水相互中和、過濾中和等，但這些方法還不能夠充分有效地回收可利用的物質，且存在成本太高、容易產生二次污染等問題。擴散滲析是一種以濃度梯度作為推動力的自發膜分離過程，由于其具有效率高、安裝和操作費用低、操作簡單、能耗低等優勢，已成功應用于鈦白粉加工、鋼鐵生產、有色金屬冶煉等行業中，用來處理含金屬離子酸性廢液并回收無機酸。但擴散滲析也存在著一些不足。首先，由于擴散滲析在工業應用時主要采取的是連續操作，酸性廢液和淡水連續不斷地進入擴散滲析裝置進行傳質交換，因此需要大量的淡水作為接受液來接受來自酸性廢液側的無機酸。然而據美國《科學》雜志(Science，302：1524-1528)介紹，近年來全世界都面臨著水危機，大約有50億人生活在用水緊張或水缺乏的地區，水資源已變得越來越緊張，由此會進一步限制擴散滲析的廣泛應用。另外，由于經過擴散滲析處理后的回收酸液濃度較低，通常達不到直接使用的標準，需要混合部分新鮮酸液才能重新投入使用，因此在整個擴散滲析的體系中須引入額外的酸液。

《第三屆膜分離技術在冶金工業中應用研討會論文集》(2009，51-55)中介紹了一種由支撐板、密封墊、離子交換膜、密封墊、流道隔網、密封墊、離子交換膜、密封墊和支撐板依次疊壓后用夾緊裝置固定而成的板框式擴散滲析裝置，但該裝置龐大笨重、不易運輸，且裝置內部裝填密度低、流通通道窄，容易造成堵塞和傳質不充分；在工業應用時，板框式擴散滲析裝置通常需要酸性廢液罐、淡水罐、滲余液罐和滲析液罐四個罐體盛放溶液，酸性廢液罐中的酸性廢液和淡水罐中的淡水連續不斷地進入板框式擴散滲析裝置進行傳質交換，因此需要大量的淡水作為接受液，且滲析液罐中的回收酸液濃度較低。至今尚未見到有將板框式擴散滲析裝置同電滲析裝置集成或者耦合起來使用的相關報導。

中國專利申請號201010144042.4提出的一種螺旋卷式擴散滲析裝置，是在兩根并排的中心管間夾入一張離子交換膜和膜兩側的流道隔網，相互緊貼著圍繞中心管按同一方向一起卷，并在軸向邊緣粘合密封成圓筒體；離子交換膜末端處在圓筒體外緣上形成兩個徑向對稱的切線方向流道開口，分別粘接密封固定一側流管，再以塑料薄膜將包括側流管在內的整個圓筒體繞緊密封固定，形成膜芯，將膜芯裝入圓筒形外殼內，兩端頭用粘合劑澆鑄固定，構成帶兩對進出口接管的螺旋卷式擴散滲析裝置。這種由中心管、離子交換膜、流道隔網、側流管卷制而成的螺旋卷式擴散滲析裝置與板框式擴散滲析裝置相比，具有體積小、重量輕、便于運輸和組裝、節約空間、徑向為螺旋式流動、促進湍流、便于強化傳質和減輕濃差極化等優點。但該螺旋卷式擴散滲析裝置與板框式擴散滲析裝置一樣需要酸性廢液罐、淡水罐、滲余液罐和滲析液罐四個罐體來盛放溶液，酸性廢液罐中的廢液和淡水罐中的淡水連續不斷地進入螺旋卷式擴散滲析裝置進行傳質交換，因此同樣需要大量的淡水作為接受液，并且回收得到的酸液濃度也很低。至今也未見到將螺旋卷式擴散滲析裝置與電滲析裝置集成或者耦合起來使用的相關報導。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于對含金屬離子酸性廢液進行擴散滲析和電滲析集成處理的裝置和方法，以克服現有技術的上述缺陷。

本發明的用于對含金屬離子酸性廢液進行擴散滲析和電滲析集成處理的裝置，由擴散滲析裝置與電滲析裝置按如下方式組合而成：