本發(fā)明涉及石墨烯含酸廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯含酸廢水的處理回收方法。

背景技術(shù)：

在石墨烯工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于工藝要求，不可避免地會(huì)產(chǎn)生廢酸水，這些廢酸水的隨意排放不僅是資源的浪費(fèi)，而且也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和社會(huì)影響。目前，一般的污水處理現(xiàn)有的廢酸處置方法主要采取酸堿中和的辦法，這種方法在處置廢酸的過程中需要消耗等量的堿，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定量的鹽和大量的廢水，這些后續(xù)物質(zhì)的處置仍然需要消耗大量的人力物力，并有造成二次污染的隱患。為了克服上述弊端，我們采用膜工藝進(jìn)行處理。

石墨烯的制備是以石墨、濃硫酸、高錳酸鉀、雙氧水為主要原料，制備過程中會(huì)產(chǎn)生大量的清洗含酸廢水，因此，石墨烯生產(chǎn)廢水中含有硫酸、二氧化錳、過錳酸鉀、等成分，特別是廢水中硫酸含量占極大的比重。而目前石墨烯生產(chǎn)企業(yè)只是將產(chǎn)生的廢水簡略處理后排放，而且，處理廢水過程中會(huì)加入大量的堿，由此產(chǎn)生大量的污泥必須委托外運(yùn)進(jìn)行處理，不符合環(huán)保要求，造成資源、成本的極大浪費(fèi)。

目前國內(nèi)外處理廢酸液的方法主要有濃縮法、中和法、溶劑萃取法、離子交換法、膜分離法等，而濃縮法和中和法是我國傳統(tǒng)處理廢酸的主要方法。但是傳統(tǒng)的濃縮法對(duì)設(shè)備的腐蝕性大，中和法不能有效回收其中的硫酸。目前較先進(jìn)的溶劑萃取法對(duì)萃取劑的要求很高，不適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中；離子交換法受離子樹脂的影響，對(duì)待吸附廢酸液中離子有較高要求，而且其具體條件一旦確定，要求原液的成分不能變化太大。

中國專利公開號(hào)CN 104085861 B公開了一種從石墨烯含酸廢水中回收硫酸的裝置及其對(duì)應(yīng)工藝，提供了一種從石墨烯含酸廢水中回收硫酸的裝置，其從石 墨烯廢水中提純硫酸，達(dá)到資源循環(huán)利用的目的，而且其占比回收率可達(dá)92％～95％，但需較多的熱能和耐腐蝕設(shè)備。中國專利申請(qǐng)?zhí)?01310727661.X公開了石墨烯生產(chǎn)過程中廢硫酸的處理方法，提供了一種將廢硫酸收集，經(jīng)過濾、沉降，得到透明廢硫酸，而后將廢硫酸加水稀釋制得稀硫酸溶液，利用所得稀硫酸合成硫酸鈣晶須，本發(fā)明的有益效果是石墨烯生產(chǎn)過程中利用廢硫酸生產(chǎn)制得硫酸鈣晶須，不僅消除了污染源，明顯改善了環(huán)境質(zhì)量，但稀釋后水量增大，造成后處理的負(fù)荷。

膜設(shè)備作為高效、節(jié)能、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，膜是一種具有特殊選擇性分離功能的高分子材料，它能把流體分隔成不相通的兩個(gè)部分，使其中的一種或幾種物質(zhì)能透過，而將其它物質(zhì)分離出來。膜分離技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保和高精度分離等特性，已廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域，成為21世紀(jì)最重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有將膜設(shè)備用于處理石墨烯含酸廢水的方法，因此，本發(fā)明提供一種通過膜設(shè)備處理回收石墨烯含酸廢水的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯含酸廢水的處理回收方法，解決廢酸水的回用和低濃度硫酸資源化的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種石墨烯含酸廢水的處理回收方法，通過反滲透膜組件分步處理石墨烯含酸廢水，得到硫酸濃度低于10mg/L的濾出水，具體包括以下步驟：

S1.將石墨烯含酸廢水過濾處理，然后經(jīng)一級(jí)反滲透膜組處理，得到濃縮液A和透過液；

S2.用堿液調(diào)節(jié)透過液的pH值至6~7；

S3.然后將透過液引入二級(jí)反滲透膜組處理，得到濃縮液B和濾出水，實(shí)現(xiàn)石墨烯含酸廢水的連續(xù)脫酸處理。

進(jìn)一步地，所述方法還包括步驟S4：合并濃縮液A和濃縮液B，并與鈣鹽溶液混合反應(yīng)，過濾，制得硫酸鈣。

進(jìn)一步地，所述透過液中硫酸濃度為1000-3000mg/L。

進(jìn)一步地，所述反滲透膜組件包括依次連接的廢水罐、過濾裝置、一級(jí)反滲透膜組、中和池、二級(jí)反滲透膜組，所述一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組還分別設(shè)有濃縮液出口。

進(jìn)一步地，所述一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組分別由多個(gè)依次串聯(lián)連接的膜元件組成，所述膜元件包括中心產(chǎn)水管、纏繞在中心產(chǎn)水管上的多層膜片、隔離層和支撐體，隔離層與多個(gè)支撐體為一體式結(jié)構(gòu)，多個(gè)支撐體均勻設(shè)置在隔離層的兩側(cè)，隔離層兩側(cè)的支撐體位置錯(cuò)開；一體成型的隔離層和支撐體位于相鄰兩層膜片之間，支撐體的頂面與膜片粘接固定，隔離層的長度與膜片的長度相等；膜片、隔離層和相鄰兩個(gè)支撐體形成一個(gè)流體通道。

進(jìn)一步地，所述反滲透膜組件還包括PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組連接，PLC控制單元用于分別控制一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組連續(xù)工作。

進(jìn)一步地，所述堿液為NaOH。

進(jìn)一步地，所述濃縮液A和濃縮液B分別為硫酸鹽溶液。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過膜組件分級(jí)處理石墨烯生產(chǎn)過程中的廢硫酸水，在經(jīng)反滲透膜處理后，不僅消除了污染源，明顯改善了環(huán)境質(zhì)量，而且變廢為寶，可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，本發(fā)明的方法簡單，操作方便，可自動(dòng)化進(jìn)行處理，適用于工業(yè)化大規(guī)模處理石墨烯含酸廢水，對(duì)促進(jìn)廢水回收利用具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明處理石墨烯含酸廢水的流程圖；

圖2為本發(fā)明反滲透膜組件的結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖3 為本發(fā)明膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 為圖3的A-A剖視示意圖；

圖5 為本發(fā)明膜元件的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)局部放大示意圖；

圖6 為普通墊網(wǎng)結(jié)構(gòu)流道膜元件的膜通量的變化曲線圖；

圖7 為本發(fā)明膜元件的膜通量變化曲線圖；

圖中：1-膜片，2-隔離層，3-支撐體，4-流體通道，5-廢水灌，6-過濾裝置，7-一級(jí)反滲透膜組，8-中和池，9-二級(jí)反滲透膜組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1-圖7所述，所述反滲透膜組件包括依次連接的廢水灌、過濾裝置、一級(jí)反滲透膜組、中和池、二級(jí)反滲透膜組，所述一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組還分別設(shè)有濃縮液出口；

具體地，所述一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組分別由多個(gè)依次串聯(lián)連接的膜元件組成，所述膜元件包括中心產(chǎn)水管、纏繞在中心產(chǎn)水管上的多層膜片、隔離層和支撐體，隔離層與多個(gè)支撐體為一體式結(jié)構(gòu)，多個(gè)支撐體均勻設(shè)置在隔離層的兩側(cè)，隔離層兩側(cè)的支撐體位置錯(cuò)開；一體成型的隔離層和支撐體位于相鄰兩層膜片之間，支撐體的頂面與膜片粘接固定，隔離層的長度與膜片的長度相等；膜片、隔離層和相鄰兩個(gè)支撐體形成一個(gè)流體通道；

具體地，所述反滲透膜組件還包括PLC控制單元，所述PLC控制單元分別與一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組連接，PLC控制單元用于分別控制一級(jí)反滲透膜組、二級(jí)反滲透膜組連續(xù)工作。

實(shí)施例1

含硫酸10000mg/L的石墨烯含酸廢水過濾，除去固體雜質(zhì)，然后以10³/h的流量，用泵打入一級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液A和透過液，透過液中含硫酸1000mg/L，用HaOH中和透過液至pH6-7；然后將透過液引入二級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液B和濾出水，出水中含硫酸5mg/L，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯廢水的連續(xù)脫酸，將濾出水返回洗滌石墨烯工序使用；合并濃縮液A和濃縮液B，并與鈣鹽溶液混合反應(yīng)，過濾，制得硫酸鈣，使石墨烯生產(chǎn)達(dá)到零排放。

實(shí)施例2

含硫酸15000mg/L的石墨烯含酸廢水過濾，除去固體雜質(zhì)，然后以8³/h的流量，用泵打入一級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液A和透過液，透過液中含硫酸3000mg/L，用HaOH中和透過液至pH6-7；然后將透過液引入二級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液B和濾出水，出水中含硫酸8mg/L，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯廢水的連續(xù)脫酸，將濾出水返回洗滌石墨烯工序使用；合并濃縮液A和濃縮液B，并與鈣鹽溶液混合反應(yīng)，過濾，制得硫酸鈣，使石墨烯生產(chǎn)達(dá)到零排放。

實(shí)施例3

含硫酸20000mg/L的石墨烯含酸廢水過濾，除去固體雜質(zhì)，然后以10³/h的流量，用泵打入一級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液A和透過液，透過液中含硫酸1600mg/L，用HaOH中和透過液至pH6-7；然后將透過液引入二級(jí)反滲透膜組，得到濃縮液B和濾出水，出水中含硫酸7mg/L，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯廢水的連續(xù)脫酸，將濾出水返回洗滌石墨烯工序使用；合并濃縮液A和濃縮液B，并與鈣鹽溶液混合反應(yīng)，過濾，制得硫酸鈣，使石墨烯生產(chǎn)達(dá)到零排放。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。