一种用飞灰制备次氯酸钠的系统的制作方法

1.本实用新型涉及飞灰处理方法技术领域，特别是一种用飞灰制备次氯酸钠的系统。


背景技术：

2.燃烧飞灰是市政垃圾在处置过程中烟气净化系统和热回收系统中收集而得到的残余物，约占垃圾焚烧灰渣总量的20％。飞灰的含水率极低，在10％
‑
20％之间，呈浅灰色粉末状，粒径小于100um。飞灰主要以sio2、 fe2o3、al2o3为主，还含有大量的nacl、kcl等。次氯酸钠是十分钟重要的氧化剂、漂白剂，在印染、制药、农业等多个行业中有着广泛的用途。工业上制备次氯酸钠的方法是用氢氧化钠吸收氯气而制得，或者是采用直接电解氯化钠溶液的方式，无论采用哪种方法得到次氯酸钠都会消耗大量的化学原料及能耗，导致经济成本上升。
3.其中飞灰水洗的目的是为了除去飞灰中存在的大量cl，但目前飞灰进行水洗方法是，飞灰加入水后溶解并进行一次搅拌，由于飞灰本身呈固态滤饼状，这种方法很难确保飞灰本身溶解完全或搅拌均匀，水洗效果差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种用飞灰制备次氯酸钠的系统，包括水洗池、纳滤设备、反渗透装置、电解反应器，所述水洗池的第一出口与纳滤设备的进口相连通、所述纳滤设备的第一出口与反渗透装置的进口连通，所述反渗透装置的第一出口与电解反应器的进口相连通。
5.所述水洗池由箱体和搅拌机构构成，所述箱体由预混室、螺旋混合室和搅拌室组成，所述搅拌机构由设在预混室内的第一搅拌机构、设在螺旋混合室内的第二搅拌机构、设在搅拌室内的第三搅拌机构构成。
6.所述第一搅拌机构由固定安装在预混室顶部的第一搅拌电机、安装在第一搅拌电机输出轴上的第一转杆、固定安装在所述第一转杆上的叶片构成。
7.所述第二搅拌机构由固定安装在箱体上的安装座、固定安装在所述安装座上的第二搅拌电机、安装在第二搅拌电机输出轴上的第二转杆、固定安装在所述第二转杆上的螺旋杆构成。
8.所述第三搅拌机构由固定安装在搅拌室底部的第三搅拌电机、安装在第三搅拌电机输出轴上的第三转杆、固定安装在所述第三转杆上的搅拌叶片构成。
9.所述搅拌叶片由上搅拌叶片和下搅拌叶片构成，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片对称设置。
10.所述预混室顶部设有飞灰进口和进水口，所述搅拌室底部设有出料口。
11.所述纳滤设备的第二出口与水洗池的进口相连通，所述反渗透装置的第二出口与水洗池的进口相连通。
12.所述水洗池的第一出口和反渗透装置出口均设有高压泵，所述水洗池的第二出口和电解反应器的第二出口均设有截止阀。
13.利用本实用新型的技术方案制作的一种用飞灰制备次氯酸钠的系统，飞灰中的氯化钠洗出浓度高，经过反渗透处理，可得到浓缩kcl溶液，通过电解氯化钠溶液，通过电解氯化钠溶液，得到的氯气和氢氧化钠溶液通过反应即可得到次氯酸钠，无需外加其他的化学药剂，节约了成本。纳滤过程产生的高盐水和反渗透过程产生的除盐水均可回流至水洗过程进行重复利用，节约了整体用水量。
14.并且在水洗池中设有预混室、螺旋混合室和搅拌室，对飞灰和水进行三次搅拌混合处理，第一次搅拌位于预混室内，对进入水洗池中的飞灰和水进行初次搅拌，第二次搅拌位于螺旋混合室内，通过螺旋杆对飞灰浆液进行二次搅拌，同时螺旋杆在对飞灰浆液进行搅拌的同时还能推动飞灰浆液移动至搅拌室，搅拌室内对飞灰浆液进行第三次搅拌，其中搅拌叶片由上搅拌叶片和下搅拌叶片组成，两个叶片上下相互对称安装，下搅拌叶片产生向上轴向推力，上搅拌叶片产生向下轴向推力，提高搅拌效率，并且两个搅拌叶片的推力方向相反可相互抵消，减轻了第三转杆上受到的力，提高了装置稳定性和使用寿命，经过三次搅拌过程的飞灰浆液最终通过出料口排出，经过水洗池的一次水洗即可将氯化钠洗出 80％，水洗效果好。本实用新型具有资源利用率高和对环境友好的特点。
附图说明
15.图1是本实用新型所述一种用飞灰制备次氯酸钠的系统实施例1的结构示意图；
16.图2是本实用新型所述一种用飞灰制备次氯酸钠的系统实施例2的结构示意图；
17.图3是本实用新型所述一种用飞灰制备次氯酸钠的系统实施例3的结构示意图；
18.图4是本实用新型所述一种用飞灰制备次氯酸钠的系统中水洗池的结构图；
19.图5是本实用新型所述一种用飞灰制备次氯酸钠的系统的流程示意图；
20.图中，1、水洗池；2、纳滤设备；3、反渗透装置；4、电解反应器；5、高压泵；6、截止阀；7、箱体；8、搅拌机构；9、预混室；10、螺旋混合室；11、搅拌室；12、第一搅拌机构；13、第二搅拌机构；14、第三搅拌机构；15、第一搅拌电机；16、第一转杆；17、叶片；18、安装座； 19、第二搅拌电机；20、第二转杆；21、螺旋杆；22、第三搅拌电机； 23、第三转杆；24、搅拌叶片；25、上搅拌叶片；26、下搅拌叶片；27、飞灰进口；28、进水口；29、出料口；30、飞灰；31、灰浆；32、除盐水；33、次氯酸钠粗品。
具体实施方式
21.为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
22.实施例1：
23.如图1所示，一种用飞灰制备次氯酸钠的系统，包括水洗池1、纳滤设备2、反渗透装置3、电解反应器4，所述水洗池1的第一出口与纳滤设备2的进口相连通、所述纳滤设备2的第一出口与反渗透装置3的进口连通，所述反渗透装置3的第一出口与电解反应器4的进口相连通，所述水洗池1的第一出口设有高压泵5，所述水洗池1的第二出口和电解反应器4的第二出口均设有截止阀6。
24.其中水洗池1用于水洗飞灰30，飞灰30进入至水洗池1中并加入适量水，调节比例为水：飞灰＝4：1。搅拌速率200
‑
250r/min。飞灰33中 nacl的含量3％
‑
9.5％，一次水洗水即可将nacl洗出80％，水洗液中nacl 的含量在6000mg/l
‑
18000mg/l。水洗分离出的灰浆31中含有大量重金属以及不可溶解的铁盐、铝盐和硅酸盐等，需要进行后续处理逐步排放。
25.如图5所示，所述水洗池1由箱体7和搅拌机构8构成，所述箱体7 由预混室9、螺旋混合室10和搅拌室11组成，所述搅拌机构8由设在预混室9内的第一搅拌机构12、设在螺旋混合室10内的第二搅拌机构13、设在搅拌室11内的第三搅拌机构14构成，所述预混室9顶部设有飞灰进口27和进水口28，所述搅拌室11底部设有出料口29。
26.所述第一搅拌机构12由固定安装在预混室9顶部的第一搅拌电机 15、安装在第一搅拌电机15输出轴上的第一转杆16、固定安装在所述第一转杆16上的叶片17构成。预混室9中的第一搅拌机构12用于对飞灰和水进行预混处理，飞灰滤饼通过飞灰进口27进入至预混室9中，外部水源通过进水口28进入至预混室9中，第一搅拌电机15工作带动第一转杆16和位于第一转杆16上的叶片17转动，叶片17对飞灰和水进行第一次搅拌，预混室9的底部设有出口与螺旋混合室10相连通，经过初次搅拌后的飞灰和水形成飞灰浆液进入至螺旋混合室10中。
27.所述第二搅拌机构13由固定安装在箱体7上的安装座18、固定安装在所述安装座18上的第二搅拌电机19、安装在第二搅拌电机19输出轴上的第二转杆20、固定安装在所述第二转杆20上的螺旋杆21构成。螺旋混合室10内的第二搅拌机构13对飞灰浆液进行二次搅拌使飞灰与水搅拌更加充分，第二搅拌电机19工作带动第二转杆20和固定在第二转杆20上的螺旋杆21一起转动，螺旋混合室10的下端设有出口与搅拌室 11相连通，螺旋杆21在对飞灰浆液进行搅拌的同时还能推动飞灰浆液移动，飞灰浆液通过螺旋混合室10的出口到达搅拌室11内部。
28.所述第三搅拌机构14由固定安装在搅拌室11底部的第三搅拌电机 22、安装在第三搅拌电机22输出轴上的第三转杆23、固定安装在所述第三转杆23上的搅拌叶片24构成，所述搅拌叶片24由上搅拌叶片25和下搅拌叶片26构成，所述上搅拌叶片25和下搅拌叶片26对称设置。搅拌室11内的第三搅拌机构14对飞灰浆液进行第三次搅拌处理，第三搅拌电机22驱动搅拌叶片24对飞灰浆液进行搅拌，搅拌叶片24由上搅拌叶片25和下搅拌叶片26组成，两个叶片上下相互对称安装，其中下搅拌叶片26产生向上轴向推力，上搅拌叶片25产生向下轴向推力，提高搅拌效率，并且两个搅拌叶片的推力方向相反可相互抵消，减轻了第三转杆23上受到的力，提高了装置稳定性和使用寿命。经过三次搅拌过程的飞灰浆液最终通过出料口29排出，经过水洗池的一次水洗即可将氯化钠洗出80％，水洗效果好。
29.如图1所示，所述纳滤设备2用于对水洗液进行纳滤处理，纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离的效果。纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附。在相同的水质及环境下制水，纳滤膜所需的压力小于反渗透膜所需的压力，纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存，同时又具有电荷排斥效应，可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，可部分去除单价离子和分子量低于200的物质。通过纳滤处理可以有效的将水洗液中含有的钙镁离子以及硫酸根等二价离子作为截留液实现分离。
30.反渗透装置3用于对纳滤后的溶液再次进行反渗透处理，反渗透又称逆渗透，一种
以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。其中渗透液成分为除去溶解性盐的除盐水32，截留液主要为浓缩的nacl和kcl的溶液，用于后续进行电解处理。
31.电解反应器4采用无隔膜电解槽用于对反渗透处理后的截留浓缩液进行电解处理，电解反应产生cl2气体和h2气体，电解方程式为：
32.2nacl 2h2o
→
2naoh cl2↑
h2↑
33.其中cl2气体在电解反应器4中的阳极生成，h2气体在电解反应器4 中的阴极生成。电解生成的cl2和naoh溶液在电解反应器4中继续反应制得次氯酸钠粗品33，发生反应的化学方程式为：发生反应的化学方程式为：
34.2naoh cl2＝naclo nacl h2o
35.其中次氯酸钠是十分钟重要的氧化剂、漂白剂，在印染、制药、农业等多个行业中有着广泛的用途。
36.特别的，需要进行额外说明，本方案中的水洗池1、反渗透装置3、电解反应器4均为先添加反应物，添加完反应物后在装置内部进行相应反应，反应完全后排出至下一设备中。
37.实施例2：
38.如图2所示，作为本发明的一种改进，纳滤设备2用于对水洗液进行纳滤处理，所述纳滤后的截留液含有大量钙镁离子以及硫酸根等二价离子，可以作为高盐水回到水洗过程中利用，节约了水洗过程的用水量。其余结构和优点和实施例1完全相同。
39.实施例3：
40.如图3所示，作为本发明的一种改进，反渗透装置3用于对纳滤后的溶液再次进行反渗透处理，通过反渗透处理可以得到渗透液和截留液渗透液，截留液主要为浓缩的nacl和kcl的溶液，渗透液成分为除去溶解性盐的除盐水32，渗透液作为除盐水回到水洗过程中利用，节约了水洗过程的用水量。其余结构和优点和实施例2完全相同。
41.如图5所示，一种用飞灰制备次氯酸钠的方法，包括以下步骤：
42.步骤1：飞灰中nacl的含量为3％
‑
9.5％，将飞灰30倒入水洗池1中并加入适量水，加入水和飞灰的比例为4：1，反应的搅拌速率为 200
‑
250r/min，经过一次水洗可将80％的nacl洗至水洗液中，水洗处理得到的灰浆34中含有大量重金属以及不可溶解的铁盐、铝盐和硅酸盐等，后续进行处理后逐步排放。
43.步骤2：水洗后的水洗液在高压泵5带动下进入纳滤设备2进行纳滤处理，通过纳滤处理大量钙镁离子以及硫酸根等二价离子留在截留液中，纳滤后的截留液回到水洗池1中作为高盐水继续进行水洗；钠离子以及氯离子等一价离子随渗透液流出纳滤设备2进入至反渗透装置3中。
44.步骤3：纳滤后的渗透液进入至反渗透装置3再次进行反渗透处理，反渗透处理后的渗透液为除去溶解性盐的除盐水32回到水洗池1中继续进行水洗。截留液主要为浓缩的nacl和kcl溶液，用于后续进行电解处理。
45.步骤4：反渗透处理后截留液进入电解反应器4中进行电解处理，电解反应产生cl2气体和h2气体，化学反应式为：
46.2nacl 2h2o
→
2naoh cl2↑
h2↑
47.其中cl2气体在电解反应器4中的阳极生成，h2气体在电解反应器4 中的阴极生成。
48.步骤5：电解生成的cl2和naoh溶液在电解反应器4中继续反应制得次氯酸钠粗品33，发生反应的化学方程式为：发生反应的化学方程式为：
49.2naoh cl2＝naclo nacl h2o
50.在本实施方案中，飞灰中的氯化钠洗出浓度高，通过电解氯化钠溶液，经过反渗透处理，可得到浓缩kcl溶液，得到的氯气和氢氧化钠溶液通过反应即可得到次氯酸钠，无需外加其他的化学药剂，节约了成本。纳滤过程产生的高盐水和反渗透过程产生的除盐水均可回流至水洗过程进行利用，节约了整体用水量。
51.并且在水洗池中设有预混室、螺旋混合室和搅拌室，对飞灰和水进行三次搅拌混合处理，第一次搅拌位于预混室内，对进入水洗池中的飞灰和水进行初次搅拌，第二次搅拌位于螺旋混合室内，通过螺旋杆对飞灰浆液进行二次搅拌，同时螺旋杆在对飞灰浆液进行搅拌的同时还能推动飞灰浆液移动至搅拌室，搅拌室内对飞灰浆液进行第三次搅拌，其中搅拌叶片由上搅拌叶片和下搅拌叶片组成，两个叶片上下相互对称安装，下搅拌叶片产生向上轴向推力，上搅拌叶片产生向下轴向推力，提高搅拌效率，并且两个搅拌叶片的推力方向相反可相互抵消，减轻了第三转杆上受到的力，提高了装置稳定性和使用寿命，经过三次搅拌过程的飞灰浆液最终通过出料口排出，经过水洗池的一次水洗即可将氯化钠洗出 80％，水洗效果好。本实用新型具有资源利用率高和对环境友好的特点。
52.上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。