专利名称：自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扩散渗析法回收工业废酸的设备，尤其涉及适用于在线连续回收
工业废酸或者间歇回收工业废酸的自动化扩散渗析工业废酸回收设备。
背景技术：
工业生产过程中酸洗是经常被使用的一项工艺技术，如黑色金属和有色金属加工行业，都使用硫酸、盐酸和硝酸来对锭料、坯料、加工出的生产制品进行表面清洗。在酸洗过程中，酸的利用率很低，大量的酸随同含酸废水排放出去。尤其，随着工业生产的发展和企业规模的扩大，产生酸性废水的行业、总量日益剧增，这些废水如不经过处理而排放到环境中，不仅会使水体或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。
扩散渗析是利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。利用这种浓度差为推动力的原理，扩散渗析可用于酸、碱废液的处理和回收。但传统的扩散渗析器存在着以下几种弊端 1)多为手动操作，放于废液槽边用以处理该种废液回收酸，扩散渗析的清洗需要人工切换管路较繁琐，人力成本高，效率低； 2)利用高位槽和扩散渗析器之间的位差实现自流的过程，必须有足够的位差才能保证流量要求，且流量调节不方便； 3)回收酸的浓度取决于进入扩散渗析前废酸流量和水的流量比，如需回收酸达到目标浓度，需要人为的不断调节进入扩散渗析前废酸流量和水的流量比，调节很长时间才能达到目标浓度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备。 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备，其包括 扩散渗析器，对输入的包含废酸或者废碱的废液和水进行扩散渗析，并输出酸或碱回收液以及残余液； 废液输入管路，连接一废液源管路及一水源管路，其中该废液源管路上设有第一自动阀，该水源管路上设有第二自动阀，以选择性向该废液输入管路输入废液或者水，该废液输入管路上设有用以调节流量的第一计量泵； 水输入管路，用以向该扩散渗析器输入水，该水输入管路上设有用以调节水量的第二计量泵； 回收液输出管路，连接一回收管路及一排放管路，其中该回收管路上设有第三自动阀，该排放管路上设有第四自动阀，以选择性地回收或者排放该回收液输出管路的输出；
残余液输出管路，从该扩散渗析器排出该残余液；以及 控制器，连接该第一自动阀、第二自动阀、第三自动阀、第四自动阀以及第一计量泵和第二计量泵，其中该控制器在一回收流程中开启该第一自动阀及该第三自动阀而关闭该第二自动阀及第四自动阀，以及在一清洗流程中关闭该第一自动阀及该第三自动阀而开启该第二自动阀及第四自动阀。 在本发明的一实施例中，该废液输入管路上还设有第一浓度计，用以测定废酸或废碱的浓度。 在本发明的一实施例中，该第一计量泵与该扩散渗析器之间的管路上设有第一连通池，且该第二计量泵与该扩散渗析器之间的管路上设有第二连通池，该第一连通池与该第二连通池高度相同，其中该第一浓度计设于该第一连通池中。 在本发明的一实施例中，上述的设备还包括第一过滤器，设于该第一计量泵与该第一连通池的废液输入管路之间；以及第二过滤器，设于该第二计量泵与该第二连通池的水输入管路之间。 在本发明的一实施例中，该第一过滤器与该第二过滤器高度相同且低于该第一计量泵及第二计量泵。 在本发明的一实施例中，该第一连通池与该第二连通池的进口位于下部而出口位于上部。 在本发明的一实施例中，上述回收液输出管路上设有第二浓度计，其中该控制器连接该第二浓度计，依据该第二浓度计测定的废酸或废碱的浓度与一目标浓度的比较结果，调整该第一计量泵与该第二计量泵的流量比。 在本发明的一实施例中，上述的设备还包括第三连通池，连接于该回收液输出管路上；以及第四连通池，连接于该残余液输出管路上，该第三连通池与该第四连通池高度相同且高于该扩散渗析器，其中该第二浓度计设于该第三连通池中。 在本发明的一实施例中，上述的设备还包括pH传感器，设于该第四连通池中以测定残余液的pH值。 本发明由于采用以上技术方案，使之与现有扩散渗析设备相比，可安装在酸洗槽旁边，实现无人操作，用于对废酸进行现场处理或间歇处理的全自动扩散渗析工业废酸回收设备，而且该设备可以自动调节进入扩散渗析前酸流量和水的流量比，使回收酸浓度达到目标浓度。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中 图1示出本发明一实施例的自动扩散渗析酸/碱回收设备。
图2示出扩散渗析器的内部结构图。
具体实施例方式
本发明的自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备是鉴于现有扩散渗析设备手动操作的不便而提出的自动化设备。此设备可以用于回收废酸或废碱，其差别仅在于扩散渗析器中的离子交换膜是离子交换阳膜(回收碱)还是离子交换阴膜(回收酸)。
图1示出本发明一实施例的自动扩散渗析回收设备。请参照图1所示，此回收设备100包括扩散渗析器10以及连接到扩散渗析器10的四路管路，分别是废液输入管路20、水输入管路30、回收液输出管路40以及残余液输出管路50。 结合参照图2所示，扩散渗析器10输入废液(例如废酸或废碱)和水，利用扩散渗析法进行扩散渗析。以废酸为例，在扩散渗析过程中，位于扩散渗析器10左半室101的废酸中的H+及阴离子Xm—(如Cl—， S042—等)会经交换膜103扩散至右半室102，而金属阳离子yn+(如Fe"等)会保留在废酸液中。最终，扩散渗析器10分别输出酸回收液，以及残余液。 废液输入管路20连接一段废液源管路，其通常负责由废液源(如废液箱201)经自动阀VI向扩散渗析器10输入废液。废液源管路上设置第一 自动阀VI (如电磁阀)，以选择废液进入废液输入管路20。在一实施例中，废液输入管路20还可连接一段水源管路，该段管路上设置第二自动阀V2(如电磁阀)，以负责在清洗工作中选择水或纯水进入废液输入管路20。废液输入管路20上设有用以调节废液流量的第一计量泵Pl。
水输入管路30负责经水源(如水箱301)向扩散渗析器10输入水或纯水。水输入管路30上设有用以调节水量的第二计量泵P2。 在第一计量泵P1与扩散渗析器10之间的管路上可设置第一连通池202，第二计量泵P2与扩散渗析器10之间的管路上可设置第二连通池302，其中该第一连通池与该第二连通池高度相同。在扩散渗析器规模较小的情况下，由于泵输送的压力对扩散渗析器影响显著，第一、第二连通池的安装可以使第一连通池202所连接的管路中的压头损失与第二连通池302所在管路中的压头损失基本相等，从而保证系统稳定运行。 较佳地，第一、第二连通池的通道设计为下进上出，即进口位于下部而出口位于上部。此设计可以使管路20中的输入废液充分浸满连通池202中第一浓度计的探头，使测量结果更准确；同时第一、第二连通池的安装，也减缓了水流直接进入扩散渗析器的冲击力。因为扩散渗析器10的工作压力要求小于0. 05Mpa，在入口压力大于0. 05Mpa的工作条件下，必将对扩散渗析器本身造成损害。 在第一连通池202中装有第一浓度计Cl，在废液流经Cl时，可以测定酸或碱的百分浓度，并在浓度计Cl显示屏上显示出数据。然而在其他实施例中，诸如浓度计等传感器也可以直接设置在管路上。 较佳地，废液输入管路20上在第一计量泵Pl与第一连通池202之间设置5 y的第一精密过滤器Fl。类似地，水输入管路30上在第二计量泵P2与第二连通池302之间设置5y的第二精密过滤器F2。两支5y精密过滤器F1、F2的安装高度相同且略低于第一、第二连通池，以使进水和进废液两管路中的压头损失尽量相同。 回收液输出管路40负责从扩散渗析器10输出酸或碱回收液至一回收液箱401。回收液输出管路40上第三连通池402，第三连通池402中装有第二浓度计C2，可以自动测定回收液中酸或碱的百分浓度。残余液输出管路50负责从扩散渗析器10排出残余液至地沟。残余液输出管路50上第四连通池502，第四连通池502中装有pH传感器，可以直接测定残液pH值。 第三连通池402和第四连通池502的安装高度相同，且略高于扩散渗析器10的出口高度，这种设计可以略增加液体的出口压力。以废酸回收为例，当出口压力增大时，废酸中将有更多的酸根渗析到回收酸一侧，从而优化酸的回收效果。 另外，回收液输出管路40连接一段回收管路，其上设置第三自动阀V3(如电磁
阀)，以选择回收液进入回收箱401。回收液输出管路40还连接一段排放管路，其上设置第
四自动阀V4(如电磁阀)，以在清洗流程中直接排放回收液输出管路40的输出。 —个外部的电控箱60内设有本设备的控制器(图未示)，以控制设备的运转。上
述的计量泵Pl、 P2、自动阀Vl-V4、浓度计Cl、 C2以及pH传感器均连接到控制器。 该设备设定手动模式和自动模式。在自动模式下，以废酸回收为例，如图1所示。
具体流程描述如下 系统开始运行时，自动阀V2和V4关闭、而自动阀VI和V3开启，扩散渗析法回收酸流程正常运行； 首先通过计量泵Pl和P2的提升作用分别将废酸和水输送到5 i！的两支精密过滤
器F1、F2，其中计量泵的输送流量可以通过改变泵的冲程和频率进行调节。并且，由于两精
密过滤器Fl 、 F2的安装高度相同，进水和进酸两管路中的压头损失大致相同。 废酸经过5ii的精密过滤器F1之后，杂质被过滤，避免了对扩散渗析器10中的离
子交换膜的堵塞和污染。 废酸经过精密过滤器Fl之后进入第一连通池202，第一连通池202中装有浓度计C1，在废酸流经浓度计C1时，可以测定酸的百分浓度，并在浓度计C1显示屏上显示出数据。水在经过5 ii的精密过滤器F2之后进入第二连通池302，之后再进入扩散渗析器10。
废酸和水在经过扩散渗析交换之后，回收液和残液分别进入第三连通池402和第四连通池502 。连通池402、 502略高于扩散渗析器的出口高度的设计，可以略增加液体的出口压力，当出口压力增大时，废酸中将有更多的酸根渗析到回收酸一侧，从而优化酸的回收效果。第三连通池402中的第二浓度计C2，可以自动测定回收液中酸的百分浓度。第四连通池502中的pH传感器，可以直接测定残液pH值。 利用本发明的回收设备，可以容易地实现回收酸/碱浓度的自动调节。当需要调节回收酸/碱浓度时，可以通过调整废液和水的流量来改变，依据以下规律废液流量>水流量时，回收酸/碱浓度升高；废液流量<水流量时，回收酸/碱浓度降低。这样，就可以通过首先将系统调节到平衡状态(即从扩散渗析器10出来的回收酸/碱和残余液流量稳定)，设定回收酸/碱的目标浓度，如果第二浓度计C2显示的回收酸/碱浓度小于回收酸/碱的目标浓度，在废酸流量一定的情况下，则需减少水的流量，即设置第二计量泵P2频率减少，单位时间内减少单位数量，直到第二浓度计C2显示值等于设定的回收酸/碱目标浓度为止；反之，如果第二浓度计C2显示的回收酸/碱浓度大于回收酸/碱的目标浓度，在废酸/碱流量一定的情况下，则需增加水的流量，即设置第二计量泵P2频率增加，单位时间内增加单位数量，直到第二浓度计C2显示值等于设定的回收酸/碱目标浓度为止，这样就可以通过自动控制调节回收酸/碱的浓度。 当离子交换膜被污染时，自动阀V1和V3关闭、而自动阀V2和V4开启，这样，自废液输入管路20引入的也是清水，而回收液输出管路40的输出也直接排出，可以进行设备的清洗操作。 另外，水箱301中装有浮球阀门301a，浮球阀门301a与水管相连，当水箱中液位低于低液位时，浮球阀门打开水会自动补充到水箱中。当水箱中水位到一定高度浮球浮起，浮球阀门关闭停止补水。废液箱201中装有液位传感器LS，当废液箱中液位低于低液位时，液位传感器LS将此信号发送给电控箱60，电控箱发出信号使得计量泵P1、P2停止运行，对系统的安全运行起到了很大的保护作用。 因此，本发明的自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备可放在酸洗槽旁边在线
运行或间歇运行来处理废酸，相比现有设备，本发明运行或清洗时效率高，无须人工操作，
其次，连通池和计量泵的配合使用，使流量调节方便；再者，通过比较目标酸/碱浓度与实
际测得的酸/碱浓度来调节流量，可以方便实现回收酸/碱达到目标浓度。 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技
术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范
围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
一种自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备，其特征在于包括扩散渗析器，对输入的包含废酸或者废碱的废液和水进行扩散渗析，并输出酸或碱回收液以及残余液；废液输入管路，连接一废液源管路及一水源管路，其中该废液源管路上设有第一自动阀，该水源管路上设有第二自动阀，以选择性向该废液输入管路输入废液或者水，该废液输入管路上设有用以调节流量的第一计量泵；水输入管路，用以向该扩散渗析器输入水，该水输入管路上设有用以调节水量的第二计量泵；回收液输出管路，连接一回收管路及一排放管路，其中该回收管路上设有第三自动阀，该排放管路上设有第四自动阀，以选择性地回收或者排放该回收液输出管路的输出；残余液输出管路，从该扩散渗析器排出该残余液；以及控制器，连接该第一自动阀、第二自动阀、第三自动阀、第四自动阀以及第一计量泵和第二计量泵，其中该控制器在一回收流程中开启该第一自动阀及该第三自动阀而关闭该第二自动阀及第四自动阀，以及在一清洗流程中关闭该第一自动阀及该第三自动阀而开启该第二自动阀及第四自动阀。
2. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，该废液输入管路上还设有第一浓度计，用以测定废酸或废碱的浓度。
3. 如权利要求2所述的设备，其特征在于，该第一计量泵与该扩散渗析器之间的管路上设有第一连通池，且该第二计量泵与该扩散渗析器之间的管路上设有第二连通池，该第一连通池与该第二连通池高度相同，其中该第一浓度计设于该第一连通池中。
4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括第一过滤器，设于该第一计量泵与该第一连通池的废液输入管路之间；以及第二过滤器，设于该第二计量泵与该第二连通池的水输入管路之间。
5. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，该第一过滤器与该第二过滤器高度相同且低于该第一计量泵及第二计量泵。
6. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，该第一连通池与该第二连通池的进口位于下部而出口位于上部。
7. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，该回收液输出管路上设有第二浓度计，其中该控制器连接该第二浓度计，依据该第二浓度计测定的废酸或废碱的浓度与一 目标浓度的比较结果，调整该第一计量泵与该第二计量泵的流量比。
8. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括第三连通池，连接于该回收液输出管路上；以及第四连通池，连接于该残余液输出管路上，该第四连通池与该第三连通池高度相同且高于该扩散渗析器；其中该第二浓度计设于该第三连通池中。
9. 如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括pH传感器，设于该第四连通池中以测定残余液的pH值。
全文摘要
本发明涉及一种自动化扩散渗析工业废酸或废碱回收设备，包括扩散渗析器及连接到扩散渗析器的废液输入管路、水输入管路、回收液输出管路及残余液输出管路。废液输入管路以自动阀控制来选择输入废液或者水，废液输入管路上设有第一计量泵。水输入管路设有第二计量泵。回收液输出管路以自动阀控制来选择回收或者排放。一控制器控制上述的自动阀，据以自动切换回收设备的回收流程及清洗流程，以及控制设备的流量。据此，本发明可安装在酸洗槽旁边，实现无人操作，用于对废酸进行自动化的现场处理或间歇处理。
文档编号C02F1/42GK101746847SQ20081020390
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者付丹, 刘俊杰 申请人:上海轻工业研究所有限公司