СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД И СПОСОБ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ, А ТАКЖЕ СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО СИТА

1. Способ обработки кремнийсодержащих сточных вод, в котором кремнийсодержащие сточные воды образованы при получении молекулярного сита, способ включает следующие стадии:
Стадия (1): кремнийсодержащие сточные воды приводят в контакт с по меньшей мере одной кислотой или по меньшей мере одной щелочью, так что, по меньшей мере, часть элементов кремния в кремнийсодержащих сточных водах образует коллоид, с получением смеси, содержащей коллоид;
Стадия (2): смесь, содержащую коллоид, полученную на стадии (1), подвергают разделению на твердую и жидкую фазы с образованием кремнийсодержащей твердой фазы и первой жидкой фазы;
3
2-
2+
Стадия (3): значение рН первой жидкой фазы доводят до 8 или более, и CO и/или Ca вводят в первую жидкую фазу, так что по меньшей мере часть элементов металлов в первой жидкой фазе образует осадок;
Стадия (4): смесь, полученную на стадии (3), подвергают разделению на твердую и жидкую фазы с образованием твердой фазы и второй жидкой фазы;
Стадия (5): по меньшей мере часть второй жидкой фазы подвергают электродиализной обработке с образованием кислотного раствора, щелочного раствора и/или обессоленной воды, при этом указанный электродиализ представляет собой стандартный электродиализ и биполярный мембранный электродиализ в последовательном соединении.
2. Способ по п.1, в котором на стадии (1) количество кислоты или щелочи поддерживает значение рН кремнийсодержащих сточных вод в диапазоне 2-9, предпочтительно в диапазоне 3-9, более предпочтительно в диапазоне 3-6,9;
предпочтительно, кремнийсодержащие сточные воды приводят в контакт с по меньшей мере одной кислотой, при этом количество указанной кислоты поддерживает значение рН кремнийсодержащих сточных вод в диапазоне 4-7,5, предпочтительно в диапазоне 5-6,9.
3. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии (1) кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, азотной кислоты и фосфорной кислоты, предпочтительно является серной кислотой и/или хлористоводородной кислотой; или
на стадии (1) щелочь выбрана из гидроксида щелочных металлов и водного раствора аммиака, предпочтительно гидроксида натрия, гидроксида калия и водного раствора аммиака.
3
2-
4. Способ по п.1, в котором количество CO, введенное в первую жидкую фазу, составляет 0,1-20 ммоль/л, предпочтительно 1-15 ммоль/л на стадии (3).
3
2-
5. Способ по п.1 или 4, в котором способ введения CO в первую жидкую фазу включает добавление водорастворимого карбоната в первую жидкую фазу, предпочтительно добавление одного или более веществ, выбранных из щелочного карбоната и карбоната аммония, в первую жидкую фазу.
2+
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором содержание Si в первой жидкой фазе составляет 50 мг/л или более, предпочтительно 80-150 мг/л, и способ дополнительно включает введение Ca в первую жидкую фазу.
2+
7. Способ по п.1 или 6, в котором количество Ca, введенное в первую жидкую фазу, составляет 0,1-10 ммоль/л, предпочтительно 1-5 ммоль/л.
2+
8. Способ по любому из пп.1 и 4-7, в котором способ введения Ca в первую жидкую фазу включает добавление одного или более из сульфата кальция, хлорида кальция, гидроксида кальция и оксида кальция в первую жидкую фазу.
9. Способ по п.1, в котором значение рН первой жидкой фазы доводят до 8-11 на стадии (3).
10. Способ по п.1 или 9, в котором значение рН первой жидкой фазы регулируют с помощью добавления щелочи в первую жидкую фазу на стадии (3), и указанная щелочь является одной или более, выбранной из группы, состоящей из гидроксида кальция, гидроксида натрия и водного раствора аммиака.
11. Способ по п.1, в котором на стадии (5) электродиализ по меньшей мере включает трехкамерный биполярный мембранный электродиализ, так что вторую жидкую фазу разделяют на кислотный раствор, щелочной раствор и обессоленную воду в процессе электродиализа;
более предпочтительно указанный электродиализ представляет собой последовательное соединение стандартного электродиализа и биполярного мембранного электродиализа; указанную вторую жидкую фазу подвергают электродиализу при стандартном электродиализе с образованием концентрата и первой обессоленной воды; указанный концентрат поступает в биполярный мембранный электродиализ для осуществления биполярного мембранного электродиализа, так что получают кислотный раствор, щелочной раствор и вторая обессоленная вода.
12. Способ по любому из пп.1-11, в котором кремнийсодержащие сточные воды являются одним из жидкой фазы, образованной на стадии разделения при получении молекулярного сита, отработанной жидкости, образованной на стадии промывки, и отработанной ионообменной жидкости, образованной на стадии ионного обмена при получении молекулярного сита, или смесью двух или более указанных выше отработанных жидкостей.
13. Способ по любому из пп.1-12, в котором содержание элемента кремния в кремнийсодержащих сточных водах составляет 10-15000 мг/л, предпочтительно 50 мг/л или более, более предпочтительно 80 мг/л или более, и еще более предпочтительно 100 мг/л или более.
14. Способ по любому из пп.1-13, в котором указанное молекулярное сито является одним или более, выбранным из группы, состоящей из молекулярного сита Y, молекулярного сита Х, молекулярного сита А, молекулярного сита MCM, молекулярного сита ZSM, морденитного молекулярного сита, молекулярного сита Beta и титаносиликатного молекулярного сита.
15. Способ по любому из пп.1-14, в котором ионообменная мембрана, используемая при электродиализе, представляет собой гомогенную ионообменную мембрану стирольного типа.
16. Способ применения кремнийсодержащих сточных вод, где кремнийсодержащие сточные воды образованы при получении молекулярного сита, способ включает обработку кремнийсодержащих сточных вод в соответствии со способом по любому из пп.1-15,
где кремнийсодержащую твердую фазу, полученную на стадии (2), рециркулируют в качестве исходного материала для синтеза молекулярного сита;
по меньшей мере часть второй жидкой фазы, полученной на стадии (4), рециркулируют в качестве промывочной воды на стадию промывки молекулярного сита;
кислотный раствор, полученный на стадии (5), рециркулируют в качестве ионообменной жидкости на стадию ионного обмена для молекулярного сита; и щелочной раствор, полученный на стадии (5), рециркулируют в качестве источника щелочи на стадию синтеза молекулярного сита.
17. Способ по п.16, в котором на стадии (5) дополнительно получают обессоленную воду, которую рециркулируют в качестве промывочной воды на стадию синтеза молекулярного сита и/или стадию промывки молекулярного сита.
18. Способ получения молекулярного сита, включающий стадию синтеза, стадию кристаллизации, стадию разделения, стадию промывки, стадию извлечения и рециркуляции сточных вод и необязательную стадию ионного обмена;
на стадии синтеза источник кремния и источник щелочи и необязательно источник алюминия и необязательно источник титана приводят в контакт в воде для осуществления реакции;
на стадии кристаллизации смесь, полученная на стадии синтеза, подвергают кристаллизации;
на стадии разделения смесь, полученная на стадии кристаллизации, подвергают разделению на твердую и жидкую фазы с образованием твердой фазы и жидкой фазы;
на стадии промывки твердую фазу, полученную на стадии разделения, промывают промывочной водой с получением молекулярного сита и сточных вод промывки;
на стадии ионного обмена молекулярное сито приводят в контакт с ионообменной жидкостью для осуществления разделения на твердую и жидкую фазы после ионного обмена с образованием подвергнутого ионному обмену молекулярного сита и отработанной ионообменной жидкости;
на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод сточные воды собирают и очищают с применением способа по любому из пп.1-15, и сточные воды представляют собой жидкую фазу на стадии разделения, сточные воды промывки на стадии промывки и отработанную ионообменную жидкость на стадии ионного обмена.
19. Способ по п.18, в котором часть источника кремния на стадии синтеза поступает из кремнийсодержащей твердой фазы, образованной на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод.
20. Способ по п.18 или 19, в котором часть источника щелочи на стадии синтеза поступает из щелочного раствора, образованного на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод.
21. Способ по любому из пп.18-20, в котором часть промывочной воды на стадии разделения и промывки поступает из второй жидкой фазы и/или обессоленной воды, образованной на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод.
22. Способ по любому из пп.18-21, в котором ионообменная жидкость на стадии ионного обмена является кислотным раствором, и часть указанного кислотного раствора поступает из кислотного раствора, образованного на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод.
23. Способ по любому из пп.18-22, в котором по меньшей мере часть воды, используемой на стадии синтеза, поступает из обессоленной воды, образованной на стадии извлечения и рециркуляции сточных вод.
24. Система получения молекулярного сита, содержащая блок синтеза, блок кристаллизации, блок разделения, блок промывки, блок извлечения и рециркуляции сточных вод и необязательно блок ионного обмена, в которой
блок синтеза выполнен с возможностью обеспечения приведения в контакт источника кремния и источника щелочи и необязательно источника алюминия и необязательно источника титана в воде для осуществления реакции;
блок кристаллизации выполнен с возможностью обеспечения кристаллизации смеси из блока синтеза;
блок разделения выполнен с возможностью осуществления разделения твердой и жидкой фаз смеси, полученной из блока кристаллизации, с образованием жидкой фазы и твердой фазы; и причем образованную жидкую фазу подают в блок извлечения и рециркуляции в качестве сточных вод;
в блоке промывки твердую фазу, полученную из блока разделения, промывают промывочной водой с образованием молекулярного сита и сточных вод промывки; и указанные сточные воды промывки подают в блок извлечения и рециркуляции в качестве сточных вод;
блок ионного обмена выполнен с возможностью приведения в контакт молекулярного сита, полученного из блока промывки, с ионообменной жидкостью для осуществления ионного обмена, так что получают подвергнутое ионному обмену молекулярное сито и отработанную ионообменную жидкость; и причем отработанную ионообменную жидкость подают в блок извлечения и рециркуляции сточных вод;
блок извлечения и рециркуляции сточных вод выполнен с возможностью обработки сточных вод; указанный блок извлечения и рециркуляции сточных вод включает в себя первый блок реакции осаждения, первый блок разделения твердой и жидкой фаз, второй блок реакции осаждения, второй блок разделения твердой и жидкой фаз, и блок электродиализа;
первый блок реакции осаждения выполнен с возможностью приведения в контакт сточных вод с по меньшей мере одной кислотой или по меньшей мере одной щелочью, так что кремний в сточных водах образует коллоид; и таким образом получают смесь, содержащую коллоид;
первый блок разделения твердой и жидкой фаз выполнен с возможностью осуществления разделения твердой и жидкой фаз смеси, содержащей коллоид, полученной из первого блока реакции осаждения; и таким образом получают кремнийсодержащую твердую фазу и первую жидкую фазу;
3
2-
2+
второй блок реакции осаждения выполнен с возможностью доведения значения pH первой жидкой фазы до 8 или более и введения CO и/или Ca в первую жидкую фазу, так что по меньшей мере часть элементов металлов в первой жидкой фазе образует осадок;
второй блок разделения твердой и жидкой фаз выполнен с возможностью осуществления разделения твердой и жидкой фаз смеси, полученной из второго блока реакции осаждения, с получением твердой фазы и второй жидкой фазы;
блок электродиализа выполнен с возможностью осуществления электродиализа, который представляет собой стандартный электродиализ и биполярный мембранный электродиализ, соединенные последовательно, по меньшей мере части второй жидкой фазы с образованием кислотного раствора, щелочного раствора и/или обессоленной воды.
25. Система по п.24, в которой блок извлечения и рециркуляции сточных вод дополнительно включает в себя один из следующих трубопроводов или комбинации двух или более из следующих трубопроводов:
подающий трубопровод твердофазного материала для доставки кремнийсодержащей твердой фазы в блок синтеза в качестве источника кремния;
подающий трубопровод жидкофазного материала для доставки по меньшей мере части второй жидкой фазы в блок промывки в качестве промывочной воды;
подающий трубопровод кислотной жидкости для доставки по меньшей мере части кислотного раствора в блок ионного обмена в качестве ионообменной жидкости;
подающий трубопровод щелочной жидкости для доставки по меньшей мере части щелочного раствора в блок синтеза в качестве источника щелочи;
подающий трубопровод обессоленной воды для доставки по меньшей мере части обессоленной воды в блок синтеза в качестве воды для синтеза.