本發(fā)明涉及擴散滲析、電滲析以及雙極膜電滲析技術，屬于電化學和膜分離領域，具體的說，是涉及一種電化學技術及膜分離技術來進行離子分離的一種方法。

背景技術：

含酸含鹽的有機廢水處理一直是一個值得思考與研究的問題，從環(huán)境效益來看，是具有綠色化工意義的工藝技術，從經濟效益看，是可以提高資源利用率的有效措施。

cn104192971a專利中講到一種處理含硫酸工業(yè)廢水的方法，將氫氧化鈣加入含有硫酸的工業(yè)廢水中，常溫攪拌得硫酸鈣，將硫酸鈣與碳酸氫銨反應得碳酸鈣，回收硫酸銨，然后將碳酸鈣分解得氧化鈣。該方法可以用于回收廢水中的so4^2-，但混入ca²⁺等雜質離子不利于后續(xù)廢水中季銨鹽的回收。

cn100999353專利中所采取的方法是直接在硫酸廢水中加入更為廉價的氧化鈣，但是氧化鈣和廢水發(fā)生反應會大量放熱，為了使氧化鈣在反應釜內不堆積并且使反應釜溫度保持在40℃以下，投放必須均勻而緩慢，這大大延長了處理時間，并且同樣存在混入雜質離子的情況，不適合于后續(xù)廢水中季銨鹽的回收。

相比于傳統(tǒng)化學法處理硫酸廢水來說，離子膜處理法有著實驗操作簡單、無污染、純度高的優(yōu)勢，cn101045568專利中介紹了一種采用離子膜組合法回收廢水中硫酸的方法，該方法采用擴散滲析—雙極膜電滲析組合工藝，其中擴散滲析過程的酸回收率能達到80%，剩余的酸采用雙極膜電滲析過程再一次進行回收，降低了能耗。由于該方案只需回收硫酸，所以雙極膜的膜堆構型采用了bp-a的結構，進一步降低了雙極膜電滲析的膜堆電壓，從而節(jié)約能耗。

本技術處理有機廢水中含有游離酸和季銨鹽，通過擴散滲析-電滲析和雙極膜電滲析組合技術分別回收廢水中游離酸和季銨鹽，并將季銨鹽用于生產季銨堿具有很大的實際意義。季銨堿可以用作基礎的有機化學劑，電子工業(yè)的清洗試劑，發(fā)生烷化烴化反應和去質子化反應的相轉移催化劑，在色譜技術中還可以用作離子對流動相，有很大的應用價值。

技術實現要素：

發(fā)明的目的是為了提供一種含游離酸和季銨鹽的有機廢水處理方法，將廢水中的游離酸和季銨鹽進行回收利用，提高資源利用率，使用該工藝方法，不僅可以節(jié)約能耗，降低廢水處理成本，而且可以得到高回收率和高純度的產物。

本發(fā)明采用的是擴散滲析—電滲析—雙極膜電滲析組合工藝。直接采用雙極膜電滲析過程能耗巨大，因為廢水中含有游離酸，雙極膜電滲析法回收季銨鹽的過程中廢水中的氫離子會在電場力的作用下遷移至堿室，與雙極膜產生的氫氧根離子在堿室發(fā)生中和，因此在廢水中有游離酸的情況下，雙極膜電滲析只是起到了除酸的作用，并不能生成季銨堿，而且該除酸過程能耗巨大，沒有實際的應用價值，因此有必要在雙極膜電滲析前除去廢水中大量存在的游離酸。

擴散滲析具有操作簡單，能耗低，回收硫酸純度高的特點，在一定條件下的游離酸的回收率在70～85%左右。擴散滲析過程中廢水流量越低，處理后廢水中的酸濃度越低，越有利于降低雙極膜電滲析過程的能耗。但是流量過小，會大大延長擴散滲析的處理時間，或者需要更大的離子膜有效面積，這大大增加了設備的投資。

為了降低成本，可以加大擴散滲析的處理流量，得到低酸的廢水，該廢水中剩余的低濃度酸，采用電滲析法進行深度去除。電滲析處理后得到幾乎不含游離酸的廢水，最終可以通過雙極膜電滲析過程將廢水中的季銨鹽轉化為高純度的共軛酸和季銨堿，有機物則通過陰陽離子膜的阻隔效果留在了廢水之中。通過能耗的比較，發(fā)現該擴散滲析—電滲析—雙極膜電滲析組合工藝所需能耗最少，因此是用于工業(yè)化處理的理想方案。

附圖說明

圖1：擴散滲析實驗流程圖；

圖2：電滲析實驗裝置原理圖；

圖3：雙極膜電滲析實驗裝置圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發(fā)明做出進一步的具體說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例1

將含180g/l的h2so4、80g/l的dmso和40g/l的tbahso4的廢水首先進行擴散滲析，擴散滲析裝置中采用dsv陰離子交換膜，廢水流量為0.2065l/h，擴散滲析9.7h后得2lh⁺濃度為1.056mol/l的低酸原料，該過程酸回收率為72.1%；將該低酸原料進行電滲析處理，電滲析裝置采用amv陰離子交換膜和cso陽離子交換膜，電流密度為165a/m²，電滲析3h，原料中h⁺濃度降為0.021mol/l，so4^2-遷移率為85.4%，該過程能耗為0.102kw·h；將該原料進行雙極膜電滲析處理，雙極膜電滲析裝置采用bp-1雙極膜，amx陰離子交換膜和jcm陽離子交換膜，初始電流密度為150a/m²，電滲析3.5h，最終在酸室和堿室分別生成0.135mol/l的硫酸溶液和0.108mol/l的四丁基氫氧化銨溶液，該過程的能耗為0.223kw·h，則整個組合流程的總能耗為0.325kw·h，最終得到的四丁基氫氧化銨溶液的回收率為81.6%，純度達到97.81%。

對比實施例1

現有擴散滲析處理后得到的2lh⁺濃度為0.917mol/l的低酸原料，將該原料直接進行雙極膜電滲析處理，雙極膜電滲析裝置采用bp-1雙極膜，amx陰離子交換膜和jcm陽離子交換膜，初始電流密度為150a/m²，電滲析8.5h，最終在酸室和堿室分別生成0.535mol/l的硫酸溶液和0.130mol/l的四丁基氫氧化銨溶液，該工藝流程的總能耗為0.786kw·h，最終得到的四丁基氫氧化銨溶液的回收率為﹥99%。

實施例2

將含180g/l的h2so4、80g/l的dmso和40g/l的tbahso4的廢水首先進行擴散滲析，擴散滲析裝置中采用dsv陰離子交換膜，廢水流量為0.1641l/h，擴散滲析12.2h后得2lh⁺濃度為0.979mol/l的低酸原料，該過程酸回收率為77.1%；將該低酸原料進行電滲析處理，電滲析裝置采用amv陰離子交換膜和cso陽離子交換膜，電流密度為165a/m²，電滲析3h，原料中h⁺濃度降為0.023mol/l，so4^2-遷移率為86.5%，該過程能耗為0.099kw·h；將該原料進行雙極膜電滲析處理，雙極膜電滲析裝置采用bp-1雙極膜，amx陰離子交換膜和jcm陽離子交換膜，初始電流密度為150a/m²，電滲析3.5h，最終在酸室和堿室分別生成0.115mol/l的硫酸溶液和0.089mol/l的四丁基氫氧化銨溶液，該過程的能耗為0.206kw·h，則整個組合流程的總能耗為0.305kw·h，最終得到的四丁基氫氧化銨溶液的回收率為82.3%，純度達到98.13%。

實施例3

將含180g/l的h2so4、80g/l的dmso和40g/l的tbahso4的廢水首先進行擴散滲析，擴散滲析裝置中采用dsv陰離子交換膜，廢水流量為0.1217l/h，擴散滲析16.4h后得2lh⁺濃度為0.785mol/l的低酸原料，該過程酸回收率為75.6%；將該低酸原料進行電滲析處理，電滲析裝置采用amv陰離子交換膜和cso陽離子交換膜，電流密度為165a/m²，電滲析2h，原料中h⁺濃度降為0.038mol/l，so4^2-遷移率為75.8%，該過程能耗為0.089kw·h；將該原料進行雙極膜電滲析處理，雙極膜電滲析裝置采用bp-1雙極膜，amx陰離子交換膜和jcm陽離子交換膜，初始電流密度為150a/m²，電滲析3.5h，最終在酸室和堿室分別生成0.169mol/l的硫酸溶液和0.121mol/l的四丁基氫氧化銨溶液，該過程的能耗為0.250kw·h，則整個組合流程的總能耗為0.339kw·h，最終得到的四丁基氫氧化銨溶液的回收率為92.5%，純度達到97.98%。