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专利号: 2021112485605
申请人: 福建船政交通职业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,其包括电解槽、膜反应器和废水槽;

所述电解槽的两侧分别通过双极膜分隔有阴极室和阳极室,所述阴极室通过阴极板接入外部电源负极,所述阳极室通过阳极板接入外部电源正极,所述阴极室和所述阳极室之间设置有至少一个处理单元,该处理单元包括沿阳极室至阴极室方向依序设置的硫酸铵室、废水室、稀土离子室和氨水室,其中,硫酸铵室与废水室之间设有阴离子交换膜,所述废水室与稀土离子室之间设有阳离子交换膜,所述稀土离子室与氨水室之间设有二价阳离子交换膜;

所述膜反应器具有第一腔室和第二腔室,所述第一腔室与电解槽的硫酸铵室通过第一管路连接且用于输出含硫酸铵的溶液至硫酸铵室,所述第二腔室与电解槽的氨水室通过第二管路连接;

所述废水槽与废水室通过第三管路连接且将含氨氮和稀土离子的废水供应至废水室中;

其中,第一管路、第二管路和第三管路上均设有泵;

另外,所述硫酸铵室通过第四管路与第一腔室连通且用于将含硫酸溶液输入至第一腔室;所述氨水室通过第五管路与第二腔室连通且用于将含氨水溶液输入到第二腔室,所述第四管路和所述第五管路上均设有泵;所述第一腔室和第二腔室之间设有气体分离膜,该气体分离膜用于第二腔室中的氨气在预设气体分压下,进入到第一腔室中;

所述废水室通过第六管路与废水槽连通且用于将废水回流回废水槽,所述第六管路上设有泵;

所述稀土离子为三价或四价稀土离子。

2.如权利要求1所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,所述第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路和第六管路上的泵均为蠕动泵。

3.如权利要求1所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,所述电解槽、膜反应器均为尼龙材质成型的槽状结构。

4.如权利要求1所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,所述阴极板和阳极板均为钛板。

5.如权利要求1至4之一所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,所述处理单元的数量为一个、两个或三个。

6.如权利要求1所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,其特征在于,所述电化学系统的电流密度为4~16 mA/cm2。

7.一种含氨氮和/或稀土离子废水资源化处理系统,其特征在于,其包括权利要求1至6之一所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统。

8.一种回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学方法,其特征在于,其采用权利要求1至6之一所述的回收低浓度稀土废水中氨氮和稀土离子的电化学系统,所述电化学方法包括:以预设电流密度接入到电解槽中,然后将废水槽中含氨氮和稀土离子的废水供应至废水室中,同时,按预设频率或流速将膜反应器的第一腔室中的含硫酸铵的溶液输送至硫酸铵室;

进入废水室的废水中含有的SO4 2-在电场作用下通过阴离子交换膜进入到硫酸铵室,在硫酸铵室中与双极膜产生的H+离子结合生成H2SO4,而硫酸铵室中含有H2SO4的溶液按预设频率或流量被输送至膜反应器的第一腔室中;

进入废水室的废水中含有的阳离子在电场作用下通过阳离子交换膜向阴极室方向迁移进入到稀土离子室,其中,大于二价的高价阳离子被二价阳离子交换膜阻挡而无法继续进入到氨水室,而废水中的二价以内的NH4 +、Ca2+、Mg2+阳离子通过二价阳离子交换膜进入到氨水室中,在氨水室高pH条件下,Ca2+、Mg2+与OH-结合形成Ca(OH)2和Mg(OH)2沉淀,实现废水中氨氮、稀土离子的分离和富集;

氨水室按预设频率或流速将含氨水的溶液输送至膜反应器的第二腔室中,第二腔室内产生的氨气经气体分离膜进入到第一腔室中,第二腔室还按预设频率或流速将溶液输送至氨水室内。