MVR分质提盐蒸发结晶系统设计及性能分析

利用分质提盐蒸发结晶方法处理多组分高含盐废水,可实现废水的资源化利用。本文根据废水中硫酸钠和氯化钠的溶解度随温度的变化关系,提出了机械蒸汽再压缩（MVR）分质提盐蒸发结晶系统,以降膜蒸发器作为系统的预蒸发器,与两效强制循环蒸发器联用,同时对冷凝水加以回收,使废水中硫酸钠和氯化钠分别结晶。首先设计了系统的具体工艺流程,依据质量和能量平衡关系建立系统及其设备的数学模型并进行模型验证。随后对常压下硫酸钠质量分数为5%、氯化钠质量分数为8%的混合溶液蒸发结晶过程进行实例计算,并将其与传统五效蒸发分盐系统进行性能对比。综合能量分析与?分析结果表明,MVR分质提盐蒸发结晶系统的节能程度更高,同一工况下相较于传统五效蒸发分盐系统,效能系数（COP）提高了93.5%,单位能耗则降低了77.6%;?效率提高了70.4%,?损失则降低了33.6%,表明MVR分质提盐蒸发结晶系统在实现废水中硫酸钠和氯化钠结晶回收利用的同时系统热力学完善度和节能性更大。     

溶析结晶法分离盐硝的研究

测定了不同温度下氯化钠、硫酸钠及其混盐在水-甲醇溶液中的饱和溶解度，发现温度对混盐溶液中氯化钠和硫酸钠的溶解度影响不大，而溶剂比(甲醇：水)对其影响显著。提出了溶析结晶法分离盐硝的新工艺。新工艺将混盐饱和溶液与经过浓缩的混盐原料液相混合，加入甲醇将硫酸钠析出。然后蒸出甲醇和水，析出氯化钠，并得到氯化钠和硫酸钠混盐饱和溶液，循环使用。实验表明，在温度为20—30℃，甲醇：水质量比为0．364的条件下，硫酸钠的一次循环收率为50．2％，纯度为98．7％，氯化钠的一次循环收率为60．1％，纯度为97．6％。     

钠硝石矿中硝酸钠水溶浸取过程研究

对钠硝石矿中硝酸钠水溶浸取过程进行了研究。为了提高浸取液中硝酸钠的质量分数,选择不同浸取时间、不同固液质量比进行了水溶液浸取实验。实验结果表明:钠硝石矿水溶液浸取速度较快,不同固液质量比条件下均在10 min内达到平衡;相同时间条件下,固液质量比以1.0为宜。硝酸钠的浸取率达90%。25℃下,选取钠硝石矿与浸取液固液质量比为1.0,浸取时间为10 min,经6次重复后,浸取液中各种盐的浓度与首次浸取液相比:硝酸钠质量分数由5.54%增加到29.58%;氯化钠质量分数由12.03%减少到11.89%;硫酸钠质量分数由3.22%降低到1.87%。结合相图分析,提出了实际生产中采取分级喷淋方式浸出硝酸钠的方案。     

溶析结晶在高浓盐水分盐中的研究

本文针对高盐废水的处理,提出了溶析结晶技术。以甲醇为溶析剂对含有高浓氯化钠、硫酸钠的溶液进行分离提纯,并分析了各种不同因素:温度、时间、溶剂比(甲醇体积∶溶液体积)、溶液质量浓度、溶液中溶质浓度比(b氯化钠∶b硫酸钠)下,溶质氯化钠、硫酸钠的析出率与纯度。实验表明,在常温下,溶剂比=1的条件下,对某煤化工高浓盐水中硫酸钠的一次收率为92.3%,纯度99%。     

关于对纳滤-反渗透-MVR分盐工艺参数的讨论

危废盐中最主要的可溶性盐类为氯化钠与硫酸钠,再生过程中会产生氯化钠与硫酸钠的共饱和母液。开发了一种“稀释”、“纳滤”、“反渗透”与“蒸发结晶”相结合的氯化钠、硫酸钠共饱和母液处理工艺,并获得了溶液稀释浓度与产品盐量、杂盐量、电耗、蒸汽耗量和年运行成本的定量关系。分析结果表明,母液被稀释倍数越高,纳滤膜对2价离子的截留效率越高,产品盐回收率越高,外排的杂盐量越少,总运行成本越低。     

Na+,K+,Mg2+/Cl-,SO42-,NO3-,H2O体系液固相平衡研究

针对新疆硝酸盐卤水矿所属的Na^＋,K^＋,Mg^2＋/Cl^-,SO4^2-,NO3^-,H2O六元体系,首次提出了其在25℃、氯化钠饱和时相图的表示方法,并结合生产实际,用等温法测定了所需相图区域的溶解度数据,进行了实际卤水的等温蒸发实验。研究表明：在相图中,氯化钠和硫酸钠分别与白钠镁矾、钾芒硝、钠硝矾有三盐共饱面;氯化钠和硫酸钠分别与白钠镁矾、钾芒硝、钠硝矾中的任两盐有四盐共饱线;氯化钠、硫酸钠、白钠镁矾、钾芒硝及钠硝矾有一个五盐共饱点;实际卤水等温蒸发时的析盐顺序为：氯化钠、氯化钠＋无水芒硝、氯化钠＋无水芒硝＋白钠镁矾、氯化钠＋无水芒硝＋白钠镁矾＋钾芒硝。     

煤化工与矿井水浓盐水资源化利用技术开发

为资源化利用煤化工产浓盐水和煤矿矿井水产浓盐水,中煤鄂能化公司进行了浓盐水分离提纯的技术研究,通过对比分析、小试、中试,制定了"高效反渗透(HERO)+臭氧催化氧化(AOP)+降膜式蒸发(MVR)+超滤(UF)+纳滤(NF)+蒸发结晶"的工艺技术方案,工业示范装置72 h性能考核结果显示:硫酸钠、氯化钠产品质量达到工业一级品要求,硫酸钠产量2.35 t/h,氯化钠产量1.3 t/h,杂盐产量0.13 t/h,盐回收率96.6%。     

吉兰泰盐湖卤水冻硝及冻硝母液蒸发析盐规律研究

随着盐湖资源长期开采,吉兰泰盐湖卤水逐渐老化,导致再生盐品质逐年下降。为解决卤水老化、SO₄ ^2-富集等问题,对吉兰泰盐湖所处的Na ⁺、Mg ²⁺∥Cl ^-、SO₄ ^2--H₂O体系,采用恒温冷冻法与强制蒸发恒温平衡法,对船采区卤水冷冻析硝和冻硝后卤水蒸发析盐规律进行研究。考察了冻硝温度、加水率、冻硝时间等因素对析硝率和SO₄ ^2-去除率的影响以及蒸发水率对蒸发析盐规律的影响。结果表明：船采区卤水加水率为8%（质量分数）时,卤水密度降至1.197 8 g/cm ³,在-10 ℃冷冻12 h,冻硝后的卤水密度为1.186 6 g/cm ³,卤水中SO₄ ^2-质量浓度降至8.84 g/L,芒硝析出率为73.76%;冻硝后卤水在25 ℃蒸发,卤水密度达到1.260 1 g/cm ³,氯化钠析出率为93.14%,析出固相中氯化钠纯度为96.23%。该研究为船采区卤水生产高品位再生盐的工艺优化提供了理论依据。     

硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物的制备

以氯化钠、硫酸钠和双氧水为原料制备硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物,研究了原料配比、反应温度、反应时间、搅拌速率对产品中过氧化氢含量的影响。实验结果表明:在氯化钠与硫酸钠的质量比为1∶8、反应时间为40 min、反应温度为30℃、搅拌速率为300 r/min时,产品中过氧化氢质量分数可达到9.71%;将产品于室温放置一个月,其稳定度达99.50%以上。     

硝酸钠精制过程中控制结晶的工艺研究

0　引言硝酸钠主要是由钠硝石提取生产的,其工艺路线归纳起来有两种:一种是矿石浸滤后,卤水加热蒸发,过滤分离氯化钠、硫酸钠后,再冷却结晶制取硝酸钠,此工艺流程的缺点是能耗高、生产成本高、产品质量低;另一种是日晒蒸发流程,即矿石破碎、浸滤,卤水送盐田日晒蒸发,分离后所得     

膜法冷冻除硝工艺技术的应用

介绍了膜法冷冻除硝工艺在生产中的应用。通过采用纳滤膜法先对离子膜淡盐水中的硫酸根进行浓缩,再采用冷冻法除硝工艺使盐水中的十水硫酸钠作为产品结晶析出,达到处理硫酸根的目的。     

DTNF膜对煤化工HERO高盐废水的分盐实验研究

以新疆某煤化工高效反渗透（HERO）高盐废水为研究对象,测试了碟管式纳滤（DTNF）膜在70%、80%、90%回收率下的分盐效果,并择优采用高级氧化进行了纯化处理。中试结果表明,DTNF膜对HERO高盐废水有很好的分盐效果;提质后的氯化钠结晶盐纯度≥98.5%,满足GB/T 5462—2015《工业盐》精制工业干盐一级标准;硫酸钠结晶盐纯度≥98%,满足GB/T 6009—2014《工业无水硫酸钠》Ⅱ类一等品标准。     

硫酸钠与氯化钾制备硫酸钾实验研究

为改进硫酸钠与氯化钾复分解法生产硫酸钾工艺,提高硫酸钾产品的纯度和产率,以工业级硫酸钠（纯度≥99.31%）和工业级氯化钾（纯度≥97.42%）为原料,进行了钾芒硝和硫酸钾制备条件的研究。探究了水添加量、反应时间对钾芒硝、硫酸钾的纯度和产率的影响。得到硫酸钠与氯化钾复分解法生产硫酸钾适宜的工艺条件：以100 g氯化钾和106.01 g硫酸钠在298 K条件下反应,制备钾芒硝的较优的水添加量为218.60 g,反应时间为2 h;复分解母液蒸发得到氯化钠的较优蒸发水量为理论蒸发水量的110%;钾芒硝制备硫酸钾的较优的水添加量为322.06 g,较优反应时间为2 h。制备的硫酸钾中水溶性氧化钾的质量分数为52.74%,氯离子质量分数为1.31%,达到GB/T 20406—2017《农业用硫酸钾》中水盐体系粉末结晶状优等品的技术要求。     

煤化工高盐废水复分解法制备硫酸钾实验研究

煤化工厂生产甲醇和轻烃过程会产生大量废液,将废液经过反渗透和纳滤膜浓缩以及减量处理可以得到高盐废水。以高盐废水为原料,将其浓缩至对硫酸钠饱和,然后采用两步转化法（复分解法）制备硫酸钾：第一步,向浓缩废水中加入氯化钾制备钾芒硝,产生的母液蒸发一部分水分得到氯化钠,向蒸发后的母液中加入硫酸钠得到浓缩母液,回收利用母液;第二步,以钾芒硝为原料加入氯化钾制备硫酸钾。考察了高盐废水浓缩倍率、氯化钾加入量、蒸发水量对钾芒硝纯度及产率的影响;考察了加水量、氯化钾加入量对硫酸钾纯度及产率的影响。得出以高盐废水为原料制备硫酸钾的适宜条件：制备钾芒硝过程,高盐废水浓缩倍率为4.35,以500 g浓缩废水为基准,氯化钾加入量为84.25 g,蒸发水量为100 g;制备硫酸钾过程,以100 g氯化钾为基准,钾芒硝用量为153.08 g,加水量为322.06 g。在此条件下得到的硫酸钾中水溶性氧化钾的质量分数为52.96%、氯离子质量分数为1.09%,符合GB/T20406—2017《农业用硫酸钾》优等品的要求。制备钾芒硝过程,母液循环利用3次,总有机碳（TOC）对钾芒硝的纯度影响不大,对白度有影响;钾芒硝与氯化钾制备硫酸钾产生的母液K,经过投加硫酸钠制备钾芒硝得到母液K″,母液K″与浓缩废水制备钾芒硝产生的母液F组成基本一致,验证了循环工艺路线的可行性。     

连续法合成间甲酚的工艺研究

主要研究了将重氮盐合成的传统釜式反应器改为管式反应器和重氮盐合成、水解的间歇式反应工艺改为连续的反应工艺,考察了亚硝酸钠和硫酸的用量、亚硝酸钠溶液、硫酸铵盐溶液、尿素的进料速率对间甲酚得率的影响,得出较佳工艺条件为:重氮化温度维持在0~5℃,亚硝酸钠溶液和硫酸溶液的浓度分别为35%和30%,亚硝酸钠与硫酸与间甲苯胺的物质的量比为1.02∶3.6∶1;亚硝酸钠溶液、硫酸铵盐溶液、尿素的进料速率分别为20 mL/min、120 mL/min、0.100 g/min。所得的重氮盐以130 mL/min滴加到水解反应釜,在110~120℃进行水解反应制备间甲酚,间甲酚得率为86.5%,纯度为99.5%。     

芒硝真空蒸发冷却结晶介稳区宽度研究

提出了利用溴化锂溶液的强吸湿性,以硫酸钠溶液表面水蒸气压力与溴化锂溶液表面水蒸气压力之差为推动力,实现芒硝真空蒸发冷却结晶的方法。基于此方法研究了芒硝介稳区宽度,并用多元线性回归拟合得到了硫酸钠溶液的超溶解度曲线回归方程。实验结果表明：硫酸钠溶液质量分数为9%~24%,芒硝介稳区宽度随着硫酸钠溶液质量分数的增大呈现先变窄后变宽的趋势;提高结晶器的搅拌转速、增加吸收器内溴化锂溶液的浓度,皆使芒硝介稳区宽度变窄。该研究可为芒硝真空蒸发冷却结晶的工程设计提供参考。     

一里坪盐湖卤水冷冻转化

取密度分别为1.215、1.218、1.221 g/cm3的一里坪盐湖晶间卤水分别在-5、-10、-15、-20 ℃进行冷冻除硫酸根实验,得到卤水冷冻除硫酸根最佳条件：卤水密度为1.215 g/cm3、冷冻温度为-15 ℃;当冷冻卤水中硫酸根质量浓度降低到原卤水中硫酸根质量浓度的1/3左右时进行固液分离。将盐湖卤水在选定条件下冷冻除硫酸根,固液分离后的卤水在实验室模拟自然蒸发。从卤水特征系数分析,冷冻后的卤水也应归入硫酸镁亚型盐湖卤水,但在自然蒸发过程中液相点的变化趋势符合25 ℃下Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O四元体系相图。同时,将未经冷冻的原始卤水在实验室模拟自然蒸发时,液相点的变化趋势与Na+、K+、Mg2+∥Cl-、SO42-—H2O五元体系25 ℃介稳相图吻合。所以,从相图应用的角度看,硫酸镁亚型盐湖卤水通过冷冻脱硝实现了由五元体系向四元体系转化的可行性,从而可为一里坪盐湖卤水的开采利用提供工艺参考,并为硫酸盐型盐湖卤水的转型提供理论支撑。     

Reverse Osmosis Separation of Metal Ions in Acid Mine-Water

Abstract

Cellulose acetate membranes obtained from Osmonics Inc. were characterized in terms of pure water permeability constant, solute transport parameter, and mass transfer coefficient with the reference system of aqueous sodium chloride solution. Reverse osmosis separation behavior of Ca, Mg, Zn, Mn, Cu, Al, and Fe as nitrate, chloride, and sulfate salts was studied. The effect of the addition of sodium sulfate to Mg(ClO₄)₂ and Mn(NO₃)₂ solutions on solute separation was also investigated. Acid mine-water obtained from New Brunswick was subjected to reverse osmosis, and separation of metal ions in the range of 95 to 99 % was obtained along with the recovery of product water of suitable quality for use in recycle operations.