一种高效太阳能真空蒸发器及其重金属废液处理方法
阅读说明：本技术 一种高效太阳能真空蒸发器及其重金属废液处理方法 (Efficient solar vacuum evaporator and heavy metal waste liquid treatment method thereof ) 是由 刘秀海 何峰 刘洪刚 宋兴伟 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效太阳能真空蒸发器及其重金属废液处理方法,包括进液系统、太阳能真空管、连通管、重力冷凝回收系统、浓液排放系统,进液系统通过太阳能真空管连接连通管,连通管通过U型弯头连接重力冷凝回收系统。本发明采用物液蒸发分离的方式,使重金属以盐类结晶方式析出,酸液净化回收利用,蒸发器利用太阳能节约能源,利用重力真空冷凝技术使蒸发效率加倍,重金属、酸液分类回收,达到无害化、资源化的目的,解决化验室检测废液诸如CODCr、氨氮废液中含重金属且酸(碱)度高造成环境严重污染的技术问题,同时又解决现有传统方法和技术工艺复杂、成本高、浪费材料和实际操作困难、负面影响大的问题。(The invention discloses a high-efficiency solar vacuum evaporator and a heavy metal waste liquid treatment method thereof. The invention adopts a liquid-substance evaporation separation mode to separate out heavy metals in a salt crystallization mode, purify and recycle acid liquor, uses solar energy to save energy by an evaporator, doubles evaporation efficiency by using a gravity vacuum condensation technology, and separately recycles heavy metals and acid liquor to achieve the aims of harmlessness and recycling, solves the technical problems of serious environmental pollution caused by heavy metal content and high acid (alkali) content in laboratory detection waste liquid such as CODCr and ammonia nitrogen waste liquid, and solves the problems of complex process, high cost, material waste, difficult actual operation and great negative influence of the traditional method and the traditional technology.)
技术领域
本发明涉及处理含重金属酸(碱)废液环保技术领域，特别涉及一种高效太阳能真空蒸发器及其重金属废液处理方法。
背景技术
目前，在环保领域，由于需要对水质指标进行检测，包括化验室手动检测和在线设备自动检测，化验室会产生相当数量的检测废液，这些废液往往含有多种重金属和酸碱。目前监测站和污水厂化验室较多，仅CODcr一项指标，每天一个城市产生约1m3的废液。环保局监测站、污水厂化验室检测CODCr废液含有汞、铬等多种有害重金属且废液酸度高，利用传统中和、物化处理方式有工艺复杂困难、成本高、负面影响大等缺点，由于上述原因，化验室废液没有有效回收处理，造成极大的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效太阳能真空蒸发器及其重金属废液处理方法，解决化验室检测废液诸如CODCr、氨氮废液中含重金属且酸(碱)度高造成环境严重污染的技术问题，同时又解决现有传统方法和技术工艺复杂、成本高、浪费材料和实际操作困难、负面影响大的问题，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效太阳能真空蒸发器，包括进液系统、太阳能真空管、连通管、重力冷凝回收系统、浓液排放系统，进液系统通过太阳能真空管连接连通管，所述连通管通过U型弯头连接重力冷凝回收系统。
进一步地，进液系统包括隔膜泵、储液池、排放管、液位管和浓液池，隔膜泵的进液口连接储液池，隔膜泵的出液口连接排放管，排放管的出液口伸入浓液池。
进一步地，所述太阳能真空管包括管主体和排液管，所述管主体的底端连通设置有阀门的排液管，排液管与排放管连通，管主体内层玻璃为吸热涂层、内外层玻璃中间为真空。
进一步地，所述连通管包括两连通管、三连通管、多连通管、连通密封圈。
进一步地，所述重力冷凝回收系统包括真空泵、冷凝器、缓冲器、重力管道及蒸馏液池，所述真空泵的进气口连接U型弯头，U型弯头的出口处安装冷凝器，所述冷凝器的出口与缓冲器的进口连接，所述缓冲器的出口与重力管道连接，所述重力管道的出口位于蒸馏液池内。
进一步地，所述进液系统还包括液位管，液位管的底部与排放管连通，液位管的顶部与U型弯头连通。
本发明要解决的另一种技术方案为：一种高效太阳能真空蒸发器的重金属废液处理方法，包括如下步骤：
步骤1：前处理，加入NaCl产生AgCl沉淀去除回收，AgCl使用湿法冶炼成金属粗银，再用置换法提纯；
步骤2：采用蒸馏的方式进行固液分离，将沉淀上清液和过滤液抽送至太阳能真空蒸发器进行一次蒸发，太阳能真空管内液体在太阳光照射的作用下温度升高，同时在管道内液体的重力作用下形成一定真空度，使液体沸点大幅度降低；蒸发气体通过连通管汇集在冷凝器内冷凝，冷凝的液体进入缓冲器，太阳能真空管内液体经过一段时间蒸发后得到浓缩，浓缩液体经排液管排出；
步骤3：二次蒸发，浓缩液在减压条件下，以300-400℃的温度蒸发得浓度较大的硫酸，浓缩液蒸干后结晶得混合金属盐；结晶盐经积存后可作为矿物送冶炼企业进行冶炼制金属Hg和Cr。
进一步地，步骤3的温度优选300℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用物液蒸发分离的方式，使重金属以盐类结晶方式析出，酸液净化回收利用，蒸发器利用太阳能节约能源，并巧妙地利用重力真空冷凝技术使蒸发效率加倍，重金属、酸液分类回收，达到无害化、资源化的目的，解决化验室检测废液诸如CODCr、氨氮废液中含重金属且酸(碱)度高造成环境严重污染的技术问题，同时又解决现有传统方法和技术工艺复杂、成本高、浪费材料和实际操作困难、负面影响大的问题。
附图说明
图1为本发明的高效太阳能真空蒸发器的结构图；
图2为本发明的太阳能真空管结构图；
图3为本发明实施例1的连通管结构图；
图4为本发明的U型弯头的结构图；
图5为本发明的冷凝器的正面示意图；
图6为本发明的冷凝器的俯视图；
图7为本发明的缓冲器的正视图；
图8为本发明的工艺流程图；
图9为本发明的实施例2的连通管结构图；
图10为本发明的实施例3的连通管结构图；
图11为本发明的实施例4的连通管结构图。
图中：1、太阳能真空管；101、管主体；102、排液管；2、连通管；3、U型弯头；4、隔膜泵；5、储液池；6、排放管；7、真空泵；8、冷凝器；9、缓冲器；10、重力管道；11、蒸馏液池；12、液位管；13、浓液池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，一种高效太阳能真空蒸发器，包括进液系统、太阳能真空管1、连通管2、重力冷凝回收系统、浓液排放系统，进液系统通过太阳能真空管1连接连通管2，进液系统将原液输送至太阳能真空管1，连通管2通过U型弯头3连接重力冷凝回收系统。
进液系统包括隔膜泵4、储液池5、排放管6、液位管12和浓液池13，隔膜泵4的进液口连接储液池5，隔膜泵4的出液口连接排放管6，排放管6的出液口伸入浓液池13，隔膜泵4将储液池5内的原液抽送至排放管6，排放管6的作用是蒸发前进液至太阳能真空管1，蒸发后汇集浓缩液排出至浓液池，液位管12的底部与排放管6连通，液位管12的顶部与连通管2连通，液位管12的作用是标定真空太阳能管内的液体高度。
参阅图2，太阳能真空管1包括管主体101和排液管102，管主体101的底端连通设置有阀门的排液管102，排液管102与排放管6连通，排液管102兼具进液和排液功能，蒸发气体通过连通管2汇集进入冷凝器8，太阳能真空管1内管走液，管主体101内层玻璃为吸热涂层、内外层玻璃中间为真空，太阳能真空管1的作用是给管内液体加热，使液体达到沸点蒸发浓缩。
如图3-4，连通管2的顶部具有一个开口与U型弯头3连接，连通管2的底部具有3个开口与太阳能真空管1连接，连通管2汇集太阳能管蒸发出的气体，连通管2通过U型弯头3与冷凝器8连接，连通管2外需保温，防止气体冷凝。
重力冷凝回收系统包括真空泵7、冷凝器8、缓冲器9、重力管道10及蒸馏液池11，真空泵7的进气口通过通气管连接U型弯头3，U型弯头3的出口处安装冷凝器8(如图5和图6)，冷凝器8的作用是蒸发气体在冷凝器8内自然风冷冷却变为液态，在缓冲器9集中汇合，冷凝器8的出口与缓冲器9的进口连接，缓冲器9(如图7)保持真空管内的真空度相对稳定，防止气压的波动造成回流，缓冲器9的出口与重力管道10连接，重力管道10的出口位于蒸馏液池11内，冷凝的液体通过缓冲器9进入重力管道10，重力管道10的管道没入液面，作用是利用液体的重力使真空管内形成一定的真空度，从而使液体的沸点大大降低，使蒸发更高效。
基于上述的高效太阳能真空蒸发器，由于CODCr废液中主要含有硫酸和Hg、Cr、Ag、Fe等金属离子以及少量的邻菲罗啉、硫酸亚铁铵等物质。因含有Ag离子，第一步，前处理，加入NaCl产生AgCl沉淀去除回收，AgCl使用湿法冶炼成金属粗银，再用置换法提纯，因此，本实施例提出一种高效太阳能真空蒸发器的重金属废液处理方法，如工艺流程如图8，包括如下步骤：
步骤1：前处理，加入NaCl产生AgCl沉淀去除回收，AgCl使用湿法冶炼成金属粗银，再用置换法提纯；
步骤2：采用蒸馏的方式进行固液分离，将沉淀上清液和过滤液抽送至太阳能真空蒸发器进行一次蒸发，太阳能真空管1内液体在太阳光照射的作用下温度升高，同时在管道内液体的重力作用下形成一定真空度，使液体沸点大幅度降低；蒸发气体通过连通管汇集在冷凝器8内冷凝，冷凝的液体进入缓冲器，缓冲器9的作用是保持真空管内真空度相对平稳，避免回流；冷凝的液体为纯净的硫酸通过重力管道进入回收池收集，回收利用；太阳能真空管1内液体经过一段时间蒸发后得到浓缩，浓缩液体经排液管102排出；
步骤3：二次蒸发，浓缩液在减压条件下，以300℃左右的温度蒸发得浓度较大的硫酸，浓缩液蒸干后结晶得混合金属盐；结晶盐经积存后可作为矿物送冶炼企业进行冶炼制金属Hg和Cr。
主要成份分析：由于检测废水CODCr方法分为滴定法和快速法两种，两种废液成份含量有差距，滴定法废液量大，现以常用的滴定法废液为例测其主要成份浓度含量，其含量如下表1。
表1.CODCr废液主要成份浓度含量表
氨氮废液主要成分浓度含量如下表2。
表2.氨氮废液主要成份浓度含量表
实施例2
连通管2的顶部具有一个开口与U型弯头3连接，连通管2的底部具有5个开口与5个太阳能真空管1连接，连通管2汇集太阳能管蒸发出的气体，连通管2通过U型弯头3与冷凝器8连接，连通管2外需保温，防止气体冷凝。
实施例3
连通管2的顶部具有一个开口与U型弯头3连接，连通管2的底部具有5个开口与5个太阳能真空管1连接，连通管2的尾部还具有一个开口，连通管2汇集太阳能管蒸发出的气体，连通管2通过U型弯头3与冷凝器8连接，连通管2外需保温，防止气体冷凝。
实施例4
连通管2的前端具有一个开口与U型弯头3连接，连通管2的底部具有5个开口与5个太阳能真空管1连接，连通管2汇集太阳能管蒸发出的气体，连通管2通过U型弯头3与冷凝器8连接，连通管2外需保温，防止气体冷凝。
本发明采用物液蒸发分离的方式，使重金属以盐类结晶方式析出，酸液净化回收利用，蒸发器利用太阳能节约能源，并巧妙地利用重力真空冷凝技术使蒸发效率加倍，重金属、酸液分类回收，达到无害化、资源化的目的。另外，蒸发器可拓展应用于蓄电池酸液处理、酸洗废水、工业盐浓缩结晶、蒸馏水的生产、海水淡化等领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。