一种调节含钒酸浸液pH的方法

一种调节含钒酸浸液ph的方法
技术领域
1.本发明属于调节含钒酸浸液技术领域。具体涉及一种调节含钒酸浸液ph的方法。


背景技术：

2.钒页岩中的钒品位普遍较低，且钒主要赋存于云母类铝硅酸盐矿物晶格中，结构稳定。直接酸浸法具有浸出率高、污染小的特点，是当前页岩提钒的主流浸出工艺。后续净化富集需要控制含钒酸浸液的ph值在2.0左右，然而得到的含钒酸浸液ph普遍在0以下，难以直接净化富集，需进行ph调节。
3.目前针对含钒酸浸液ph调节方法包括碱中和法和酸回收法。碱中和法是通过加入石灰或氨水中和多余的酸，简便快捷。但是碱中和法会消耗大量的药剂，中和过程会产生大量难处理的中和渣，还会夹带吸附造成钒的损失；增加酸浸液硬度，造成萃取管道结垢，影响设备正常运行，此外产生的氨氮废水也会增加处理成本。酸回收法主要是利用离子交换膜分离回收含钒酸浸液中的酸，使用离子交换膜将纯水和酸浸液分隔开，以浓度差或电场为驱动力，利用钒离子半径大的特点，实现钒和酸的分离，使含钒酸浸液的酸浓度降低，ph值升高。
4.祁栋等(祁栋，王毅.含钒浸出液除铁工艺的探究[j].有色矿冶，2015，31(3):37-39)在含钒浸出液除铁工艺的探究中，采用石灰调节酸浸液ph值。结果表明，随石灰用量增加，ph值逐步升高，中和废渣的量也逐步升高，而由于废渣的夹带吸附作用，钒损失率也升高；当ph值控制在2.0时，钒损失率约为6％。为了降低钒损失率，后续又对中和渣进行洗涤，最终将钒损失率降低到1％左右。碱中和法产生的中和渣难以处理且会造成钒损失且工艺复杂。
[0005]
李望(李望.新型阴离子交换膜高酸多杂质元素含钒溶液分离纯化工艺及机理研究(d).武汉：武汉科技大学，2013：79-109)利用阴离子交换膜回收酸浸液中的硫酸，在保持料液流速为0.21x10-3
m3/(h
·
m2)，水料流速比为1.1～1.3条件时，硫酸的回收率达84％，处理后酸浸液ph值由-1.08升至0.8。该工艺虽成本低，但水反渗降低钒离子浓度、ph调节能力不足，无法满足净化富集的要求。
[0006]
王魁(王魁.扩散渗析-双极膜电渗析耦合分离回收页岩提钒废酸的研究(d).武汉：武汉科技大学，2018：17-43)首先以扩散渗析型阴离子交换膜构成膜堆处理含钒酸浸液，循环处理6h，含钒酸浸液ph从0.04升高至1.0；再采用双极膜电渗析对酸浸液进行二次处理，酸浸液的ph值由1.0左右提升到1.8～2.5，达到了净化富集的ph值要求，但是能耗高达0.5kwh/molh

。该工艺虽能达到净化富集的要求，但处理流程长，能耗高。
[0007]“一种氢离子选择性电渗析从含有低浓度酸和高浓度金属离子的废液中回收酸的装置和方法”(cn 107746098 a)专利技术，利用氢离子选择性电渗析装置处理氢离子浓度为0～1.0mol/l、金属离子浓度为0.5～2.0mol/l的废液，处理后的废液中氢离子浓度被降至0.01～0.05mol/l，金属离子截留率达96％以上。该专利技术虽回收酸的能力较强，但可处理废液的氢离子浓度比金属离子浓度低，而含钒酸浸液中的氢离子浓度比钒酸根离子浓
度高，因此不适用于含钒酸浸液的ph调节。
[0008]
综上所述，现有的碱中和法产生大量中和渣或氨氮废水，处理困难，造成环境污染和钒损失；现有酸回收法不仅存在水反渗严重、能耗高、处理流程长的问题，且ph调节能力有限。


技术实现要素：

[0009]
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种调节含钒酸浸液ph的方法，该方法无废水废渣、无钒损失、无水反渗、能耗低、处理流程短、调节ph效果好的特点。
[0010]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
[0011]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置
[0012]
所述调节含钒酸浸液ph的装置包括：阴极、阳极、膜堆和直流电源。
[0013]
所述阴极与所述直流电源的负极相连，所述阳极与所述直流电源的正极相连，所述阴极和所述阳极对应地置于所述膜堆的右侧和左侧。
[0014]
所述膜堆是从阳极至阴极方向依次由第1阳离子交换膜、第1阴离子交换膜、第2阳离子交换膜、第2阴离子交换膜、第3阳离子交换膜、
……
、第n阳离子交换膜、第n阴离子交换膜、第n 1阳离子交换膜组成。
[0015]
所述n为10～1000的正整数。
[0016]
由所述阳极至阴极方向：阳极与第1阳离子交换膜之间的间隙形成阳极电极室，第1阳离子交换膜与第1阴离子交换膜之间的间隙形成1级调节室，第1阴离子交换膜与第2阳离子交换膜之间的间隙形成n级回收酸室，第2阳离子交换膜与第2阴离子交换膜之间的间隙形成2级调节室，第2阴离子交换膜与第3阳离子交换膜之间的间隙形成n-1级回收酸室，
……
，依次类推，第n-1阳离子交换膜与第n-1阴离子交换膜之间的间隙形成n-1级调节室，第n-1阴离子交换膜与第n阳离子交换膜之间的间隙形成2级回收酸室，第n阳离子交换膜与第n阴离子交换膜之间的间隙形成n级调节室，第n阴离子交换膜与第n 1阳离子交换膜之间的间隙形成1级回收酸室，第n 1阳离子交换膜与阴极之间的间隙形成阴极电极室。
[0017]
所述1级调节室、2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室依次相通；所述1级回收酸室、2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室依次相通。
[0018]
将所述阳极电极室、所述1级调节室、所述n级回收酸室、所述2级调节室、所述n-1级回收酸室、
……
、所述n-1级调节室、所述2级回收酸室、所述n级调节室、所述1级回收酸室、所述阴极电极室和所述直流电源在工作状态下形成串联回路，即得调节含钒酸浸液ph的装置。
[0019]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0020]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸浸液ph的装置”相同，第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置；第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0021]
将第一调节装置的n级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的n级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0022]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0023]
将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0024]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0025]
从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室，然后从n级调节室出口流出，得到预调节液。
[0026]
从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室，然后从n级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0027]
所述预调节液的ph为0.5～1.2。
[0028]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0029]
将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0030]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0031]
从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室，然后从n级调节室出口流出，得到处理后液。
[0032]
从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室，然后从n级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0033]
所述处理后液的ph为1.5～2.5。
[0034]
所述含钒酸浸液：v浓度为1～20g/l，fe浓度为≤0.1g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为-1.0～0.7。
[0035]
所述恒压模式的初始电流密度为120～300a/m2；所述恒流模式的初始电流密度为120～300a/m2。
[0036]
由于采用上述方法，本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
[0037]
1、本发明将含钒酸浸液处理后，不仅能使ph值调节至满足后续净化富集的要求，且在处理过程中不需要添加任何中和药剂，没有中和渣及中和废水产生，从而在源头上实现废水和废渣的零排放，可实现源头减排，环境友好。
[0038]
2、本发明的回收液可循环利用，无钒损失。第一，含钒酸浸液经本发明所述方法处理后，经测定钒的截留率达到95％以上，不影响后续净化富集；第二，虽然酸浸液中约5％的钒会透过离子交换膜进入回收酸液中，但所述回收酸液是回用于酸浸过程的，所述低酸液是返回第一调节装置的n级回收酸室的，因此这部分钒也没有损失；第三，本发明处理过程中没有中和渣产生，避免了由沉淀的夹带吸附作用所造成的钒损失。
[0039]
3、现有的扩散渗析法回收酸的过程中，由于离子交换膜两端存在浓度差和流速差，低酸侧的水会渗入高酸侧，发生水反渗现象，导致酸浸液的钒离子浓度降低，不利于后续净化富集。而本发明所述电渗析法回收酸的过程中，在电场力的驱动下，阴离子、氢离子和部分水合离子半径较小的阳离子会从所述调节室流向所述回收酸室，这些离子所结合的水分子也被从调节室带到回收酸室，发生水损失现象，使调节室中的含钒酸浸液浓度升高，有利于后续净化富集，避免了水反渗发生。
[0040]
4、现有的双极膜电渗析法调节含钒酸浸液的ph，是通过电解水产生oh-中和酸浸液中的酸来实现，能耗高达0.5kwh/molh

。本发明所述方法能耗为0.22～0.30kwh/molh

，比双极膜电渗析法节能40～56％，能显著降低能耗。
[0041]
5、采用恒压模式操作时，膜堆两侧的电流随着膜堆电阻的增加而减小，因此操作中不易达到极限电流密度，但过程中传质速率较慢，相比于恒流模式，其操作时间较长；而恒流模式虽能维持溶液中离子稳定的速率进行传质过程，但在操作过程中容易达到极限电流密度，在膜的表面发生水解离。故本发明先采用恒压模式进行第一阶段处理，以回收大部分的酸。但当含钒酸浸液的ph值调节到0.9以上时，由于膜堆两端的电流随着膜堆电阻的增加而减小，传质速率会大幅下降，难以继续进行。因此，再采用所述恒流模式进行第二阶段处理，使预调节液ph值最大调节至2.5，可直接进行净化富集，ph调节能力好。本发明采用先恒压再恒流的组合模式，使处理过程更加高效稳定。经测定：含钒酸浸液的ph值最多调节至2.5；回收酸的浓度达到1.5～2.5mol/l；酸回收率达到85～95％。
[0042]
因此，本发明具有无废水废渣、无钒损失、无水反渗、能耗低、调节ph效果好的特点，能有效地替代碱中和工艺。
附图说明
[0043]
图1为本发明的一种调节含钒酸浸液ph的装置结构示意图；
[0044]
图2为采用图1所示装置调节含钒酸浸液ph的方法示意图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
[0046]
一种调节含钒酸浸液ph的方法。本具体实施方式所述方法的步骤是：
[0047]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置
[0048]
如图1所示，所述调节含钒酸浸液ph的装置包括：阴极、阳极、膜堆和直流电源。
[0049]
如图1所示，所述阴极与所述直流电源的负极相连，所述阳极与所述直流电源的正极相连，所述阴极和所述阳极对应地置于所述膜堆的右侧和左侧。
[0050]
如图1所示，所述膜堆是从阳极至阴极方向依次由第1阳离子交换膜、第1阴离子交换膜、第2阳离子交换膜、第2阴离子交换膜、第3阳离子交换膜、
……
、第n阳离子交换膜、第n阴离子交换膜、第n 1阳离子交换膜组成。
[0051]
所述n为10～1000的正整数。
[0052]
如图1所示，由所述阳极至阴极方向：阳极与第1阳离子交换膜之间的间隙形成阳极电极室，第1阳离子交换膜与第1阴离子交换膜之间的间隙形成1级调节室，第1阴离子交换膜与第2阳离子交换膜之间的间隙形成n级回收酸室，第2阳离子交换膜与第2阴离子交换膜之间的间隙形成2级调节室，第2阴离子交换膜与第3阳离子交换膜之间的间隙形成n-1级回收酸室，
……
，依次类推，第n-1阳离子交换膜与第n-1阴离子交换膜之间的间隙形成n-1级调节室，第n-1阴离子交换膜与第n阳离子交换膜之间的间隙形成2级回收酸室，第n阳离子交换膜与第n阴离子交换膜之间的间隙形成n级调节室，第n阴离子交换膜与第n 1阳离子交换膜之间的间隙形成1级回收酸室，第n 1阳离子交换膜与阴极之间的间隙形成阴极电极
室。
[0053]
如图1所示，所述1级调节室、2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室依次相通；所述1级回收酸室、2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室依次相通。
[0054]
如图1所示，将所述阳极电极室、所述1级调节室、所述n级回收酸室、所述2级调节室、所述n-1级回收酸室、
……
、所述n-1级调节室、所述2级回收酸室、所述n级调节室、所述1级回收酸室、所述阴极电极室和所述直流电源在工作状态下形成串联回路，即得调节含钒酸浸液ph的装置。
[0055]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0056]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸浸液ph的装置”相同，第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置，第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0057]
如图2所示，将第一调节装置的n级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的n级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0058]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0059]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0060]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0061]
如图2所示，从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室，然后从n级调节室出口流出，得到预调节液。
[0062]
如图2所示，从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室，然后从n级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0063]
所述预调节液的ph为0.5～1.2。
[0064]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0065]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0066]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0067]
如图2所示，从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、n-1级调节室、n级调节室，然后从n级调节室出口流出，得到处理后液。
[0068]
如图2所示，从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、n-1级回收酸室、n级回收酸室，然后从n级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0069]
所述处理后液的ph为1.5～2.5。
[0070]
所述含钒酸浸液：v浓度为1～20g/l，fe浓度为≤0.1g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为-1.0～0.7。
[0071]
所述恒压模式的初始电流密度为120～300a/m2；所述恒流模式的初始电流密度为120～300a/m2。
[0072]
实施例1
[0073]
一种调节含钒酸浸液ph的方法。本实施例所述方法的步骤是：
[0074]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置。本实施例所述装置除调节室和回收酸室的级数n为10外，其余与具体实施方式相同。
[0075]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0076]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸浸液ph的装置”相同。第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置；第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0077]
如图2所示，将第一调节装置的10级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的10级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0078]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0079]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0080]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0081]
如图2所示，从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、9级调节室、10级调节室，然后从10级调节室出口流出，得到预调节液。
[0082]
如图2所示，从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、9级回收酸室、10级回收酸室，然后从10级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0083]
所述预调节液的ph为0.9。
[0084]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0085]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0086]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0087]
如图2所示，从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、9级调节室、10级调节室，然后从10级调节室出口流出，得到处理后液。
[0088]
如图2所示，从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、9级回收酸室、10级回收酸室，然后从10级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0089]
所述处理后液的ph为1.5。
[0090]
所述含钒酸浸液：v浓度为1g/l，fe浓度为0.03g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为0.7。
[0091]
所述恒压模式初始电流密度为120a/m2，恒流模式的初始电流密度为120a/m2。
[0092]
实施例2
[0093]
一种调节含钒酸浸液ph的方法。本实施例所述方法的步骤是：
[0094]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置。本实施例所述装置除调节室和回收酸室的级数n为100外，其余与具体实施方式相同4。
[0095]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0096]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸浸液ph的装置”相同。第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置；第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0097]
如图2所示，将第一调节装置的100级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的100级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0098]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0099]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0100]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0101]
如图2所示，从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、99级调节室、100级调节室，然后从100级调节室出口流出，得到预调节液。
[0102]
如图2所示，从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、99级回收酸室、100级回收酸室，然后从100级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0103]
所述预调节液的ph为0.5。
[0104]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0105]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0106]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0107]
如图2所示，从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、99级调节室、100级调节室，然后从100级调节室出口流出，得到处理后液。
[0108]
如图2所示，从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、99级回收酸室、100级回收酸室，然后从n级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0109]
所述处理后液的ph为1.8。
[0110]
所述含钒酸浸液：v浓度为13g/l，fe浓度为0.06g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为-0.5。
[0111]
所述恒压模式初始电流密度为200a/m2，恒流模式的初始电流密度为150a/m2。
[0112]
实施例3
[0113]
一种调节含钒酸浸液ph的方法。本实施例所述方法的步骤是：
[0114]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置。本实施例所述装置除调节室和回收酸室的级数
n为500外，其余与具体实施方式相同。
[0115]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0116]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸浸液ph的装置”相同。第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置；第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0117]
如图2所示，将第一调节装置的500级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的500级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0118]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0119]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0120]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0121]
如图2所示，从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、499级调节室、500级调节室，然后从500级调节室出口流出，得到预调节液。
[0122]
如图2所示，从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、499级回收酸室、500级回收酸室，然后从500级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0123]
所述预调节液的ph为1.2。
[0124]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0125]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0126]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0127]
如图2所示，从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、499级调节室、500级调节室，然后从500级调节室出口流出，得到处理后液。
[0128]
如图2所示，从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、499级回收酸室、500级回收酸室，然后从500级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0129]
所述处理后液的ph为2.0。
[0130]
所述含钒酸浸液：v浓度为6g/l，fe浓度为0.04g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为0。所述恒压模式初始电流密度为280a/m2，恒流模式的初始电流密度为200a/m2。
[0131]
实施例4
[0132]
一种调节含钒酸浸液ph的方法。本实施例所述方法的步骤是：
[0133]
步骤1、调节含钒酸浸液ph的装置。本实施例所述装置除调节室和回收酸室的级数n为1000外，其余与具体实施方式相同。
[0134]
步骤2、调节含钒酸浸液ph的方法
[0135]
步骤2.1、调节含钒酸浸液ph的过程分为两个阶段，两个阶段采用的“调节含钒酸
浸液ph的装置”相同。第一阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第一调节装置；第二阶段使用的调节含钒酸浸液ph的装置称为第二调节装置。
[0136]
如图2所示，将第一调节装置的1000级调节室与第二调节装置的1级调节室相通，第二调节装置的1000级回收酸室与第一调节装置的1级回收酸室相通。
[0137]
步骤2.2、调节含钒酸浸液ph的第一阶段
[0138]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第一调节装置的阳极电极室和阴极电极室，将含钒酸浸液从所述第一调节装置的1级调节室入口注入，将水或低酸液从所述第一调节装置的1级回收酸室入口注入。
[0139]
接通第一调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒压模式。
[0140]
如图2所示，从第一调节装置的1级调节室入口注入的含钒酸浸液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、999级调节室、1000级调节室，然后从1000级调节室出口流出，得到预调节液。
[0141]
如图2所示，从第一调节装置的1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、999级回收酸室、1000级回收酸室，然后从1000级回收酸室出口流出，得到回收酸液。
[0142]
所述预调节液的ph为1.0。
[0143]
步骤2.3、调节含钒酸浸液ph的第二阶段
[0144]
如图2所示，将硫酸钠溶液分别注入所述第二调节装置的阳极电极室和阴极电极室，第一调节装置的预调节液从第二调节装置的1级调节室入口流入，将水从第二调节装置的1级回收酸室入口流入。
[0145]
接通第二调节装置的直流电源，所述直流电源设置为恒流模式。
[0146]
如图2所示，从第二调节装置的1级调节室入口注入的预调节液依次流经2级调节室、3级调节室、
……
、999级调节室、1000级调节室，然后从1000级调节室出口流出，得到处理后液。
[0147]
如图2所示，从1级回收酸室入口注入的水依次流经2级回收酸室、3级回收酸室、
……
、999级回收酸室、1000级回收酸室，然后从1000级回收酸室出口流出，得到低酸液；所述低酸液返回第一调节装置的1级回收酸室。
[0148]
所述处理后液的ph为2.5。
[0149]
所述含钒酸浸液：v浓度为20g/l，fe浓度为0.05g/l；所述含钒酸浸液的初始ph值为-1.0。
[0150]
所述恒压模式初始电流密度为300a/m2，恒流模式的初始电流密度为300a/m2。
[0151]
本具体实施方式与现有技术相比，具有以下积极效果：
[0152]
1、本具体实施方式将含钒酸浸液处理后，不仅能使ph值调节至满足后续净化富集的要求，且在处理过程中不需要添加任何中和药剂，没有中和渣及中和废水产生，从而在源头上实现废水和废渣的零排放，可实现源头减排，环境友好。
[0153]
2、本具体实施方式的回收液可循环利用，无钒损失。第一，含钒酸浸液经本具体实施方式所述方法处理后，经测定钒的截留率达到95％以上，不影响后续净化富集；第二，虽然酸浸液中约5％的钒会透过离子交换膜进入回收酸液中，但所述回收酸液是回用于酸浸过程的，所述低酸液是返回第一调节装置的n级回收酸室的，因此这部分钒也没有损失；第
三，本具体实施方式处理过程中没有中和渣产生，避免了由沉淀的夹带吸附作用所造成的钒损失。
[0154]
3、现有的扩散渗析法回收酸的过程中，由于离子交换膜两端存在浓度差和流速差，低酸侧的水会渗入高酸侧，发生水反渗现象，导致酸浸液的钒离子浓度降低，不利于后续净化富集。而本具体实施方式所述电渗析法回收酸的过程中，在电场力的驱动下，阴离子、氢离子和部分水合离子半径较小的阳离子会从所述调节室流向所述回收酸室，这些离子所结合的水分子也被从调节室带到回收酸室，发生水损失现象，使调节室中的含钒酸浸液浓度升高，有利于后续净化富集，避免了水反渗发生。
[0155]
4、现有的双极膜电渗析法调节含钒酸浸液的ph，是通过电解水产生oh-中和酸浸液中的酸来实现，能耗高达0.5kwh/molh

。本具体实施方式所述方法能耗为0.22～0.30kwh/molh

，比双极膜电渗析法节能40～56％，能显著降低能耗。
[0156]
5、采用恒压模式操作时，膜堆两侧的电流随着膜堆电阻的增加而减小，因此操作中不易达到极限电流密度，但过程中传质速率较慢，相比于恒流模式，其操作时间较长；而恒流模式虽能维持溶液中离子稳定的速率进行传质过程，但在操作过程中容易达到极限电流密度，在膜的表面发生水解离。故本具体实施方式先采用恒压模式进行第一阶段处理，以回收大部分的酸。但当含钒酸浸液的ph值调节到0.9以上时，由于膜堆两端的电流随着膜堆电阻的增加而减小，传质速率会大幅下降，难以继续进行。因此，再采用所述恒流模式进行第二阶段处理，使预调节液ph值最大调节至2.5，可直接进行净化富集，ph调节能力好。本具体实施方式采用先恒压再恒流的组合模式，使处理过程更加高效稳定。经测定：含钒酸浸液的ph值最多调节至2.5；回收酸的浓度达到1.5～2.5mol/l；酸回收率达到85～95％。
[0157]
因此，本具体实施方式具有无废水废渣、无钒损失、无水反渗、能耗低、调节ph效果好的特点，能有效地替代碱中和工艺。