[发明专利]一种电驱动离子膜装置及丙烯酸丁酯废水的处理工艺

说明书

本发明公开了一种电驱动离子膜装置及丙烯酸丁酯废水的处理工艺，使用对离子具有选择性透过的阳离子交换膜，只允许丙烯酸钠盐中的钠离子由阳极区进入阴极区，不允许水中的OH‑和丙烯酸根离子通过。本发明的电驱动离子膜装置在外加直流电场的作用下，利用电驱动离子膜的选择性透过性，使丙烯酸丁脂废水中的丙烯酸钠、甲基磺酸钠从装置中的淡水室迁移到装置中的浓水室的物理化学过程中产生的淡水不用调节，可直接进入生物处理系统处理，处理后达标排放；产生的丙烯酸钠浓盐水经过电驱动均相阳离子膜装置处理，阳极室产生丙烯酸、磺酸，经过强酸性阳离子交换树脂交换后，去除酸中微量的钠离子后，完全回收。

技术领域

本发明涉及一种离子膜装置及丙烯酸丁酯废水的处理工艺，特别涉及一种电驱动离子膜装置、电驱动阳离子膜装置及丙烯酸丁酯废水的处理工艺。

背景技术

对甲苯磺酸或甲磺酸均相催化生产丙烯酸丁酯的工艺流程简单，是目前生产丙烯酸丁酯的主流工艺之一。该工艺使用丙烯酸和正丁脂在有机酸催化剂催化下，连续反应，过程中不断将生成的水分通过共沸从体系中分离，从而生产出丙烯酸丁酯。由于酯化反应是可逆反应，因此，该反应丙烯酸达不到完全转化。未完全反应的丙烯酸后续通过稀碱液(NaOH)中和去除，这一过程产生一股有机物浓度高、含盐量高，成分复杂、碱度高的有机高盐废水。

每生产10吨丙烯酸丁酯产品，就要产生约1吨的高浓度丙烯酸丁酯废水。该废水具有 CODcr高(8～10万mg/l)、盐含量高(以钠离子计，3.5～4.4wt％)、pH值高(13以上)、成分复杂的特性。通常，使用该工艺产生的丙烯酸丁酯废水组成如下：丙烯酸钠 (3.5～4.5wt％)、甲基苯磺酸钠(0.5～1.5wt％)、丙烯酸(0～0.5wt％)、丁醇(0～0.05wt％)、丁脂(0～0.05wt％)、甲基苯磺酸(200mg/l)。这类废水处理非常困难，是当前丙烯酸化工行业面临的废水处理难题。

目前，此类废水常建的工业处理方法有生化法、焚烧法、树脂吸附法等。由于丙烯酸丁酯废水盐含量高，碱度大，且丙烯酸钠对细菌具有一定的毒性。通常需用盐酸将丙烯酸丁酯废水的PH值调整到6.5～7.5，在用大量的清水稀释，使废水的电导率小于5000μs/cm，以满足生物处理的要求。这样，丙烯酸丁酯废水中的丙烯酸和氢氧化钠等有用资源完全损失掉，且生物处理工艺也非常不稳定，严重影响装置的正常运行。焚烧法处理丙烯酸丁酯废水也是目前较为常见的处理方法，处理过程简单、有效；但是，该法的缺点也十分明显：

(1)焚烧需要消耗大量的燃料，成本高；

(2)废水中的钠盐会影响焚烧效率，产生的无机钠盐会挂在炉壁上和烟气通道上，造成焚烧炉故障；该法处理成本高、处理效率低。树脂吸附法可以回收丙烯酸丁酯废水中的丙烯酸和甲基磺酸，可实现废水中的部分资源回用。

以10吨/h丙烯酸丁酯废水计算，每年废水量约为85000吨/年。每年废水中丙烯酸损失约为2700吨/年，氢氧化钠约3500吨/年(30％)，废水中的资源价值为2745万元/年(丙烯酸按9000元/吨，氢氧化钠(30％)按900元/吨计)；如有技术完全回收废水的的有用资源，可实现巨大的经济效益和环保社会效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电驱动离子膜装置、电驱动阳离子膜装置及丙烯酸丁酯废水的处理工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种电驱动离子膜装置，包括淡水循环罐、浓水循环罐、极水罐和浓盐水接收罐，其中，

所述淡水循环罐、所述浓水循环罐、所述极水罐和所述浓盐水接收罐均配备有阀和泵；

电极阳极采用涂层钛电极；

阴极采用纯钛或涂层钛电极；

极水罐使用的电解液的为硫酸钠或氢氧化钠中的一种，其中，