第49卷第10期辽宁化工Vol.49, No.lO 2020年10 月________________________Liaoning Chem ical Industry____________________October, 2020
新疆艺术学院学报陈如，陈庆4
(温州大学化学与材料工程学院，浙江温州325035)
摘要：铝电解电容器被广泛应用于生活的各个领域，其核心组件是电容箔。电容箔的生产过程
产生了大量废酸，通过纳滤技术对铝箔废酸中的磷酸回收。在压力为3.5 MPa、流速为6 L m in1的条件
下，实验发现透液的通量随着料液的浓缩不断下降，从最初的38.43 L nT’ h1变化为1.86 L m_2h ‘；透 液中A广的截留率可达到99%，近似为纯的磷酸，可再次回用到电容箔的初级处理过程中。
关键词：纳滤；废酸；回收；电极箔
中图分类号：TQ028 文献标识码： A 文章编号：1004-0935 ( 2020 ) HM227-03
铝电解电容器具有体积小、电容量大且成本低 的优点，被广泛应用于电子产品、通信产品、仪器 仪表等[1]。随着新能源汽车、变频技术的发展，对 其的需求量将进一步扩大。电容箔是制备铝电解电 容器中的阴极箔和阳极箔的主要原材料，主要用于 储存电荷，堪称铝电解电容器的CPU。据行业发展 报告，2018年我国电容箔产量约5.5万t，是除去曰 本外最大的电容箔生产国。
电容箔是由高纯铝经过轧制、腐蚀、化成等工 艺制备获得，腐蚀和化成是其中的核心工艺。腐蚀 过程是指在酸的作用下，铝表面天然氧化膜不断被 侵蚀，形成凹凸不平的铝表面，比表面积得以提高，
扩充了电容量。这些强酸一般为磷酸、盐酸、硫酸 等[21。磷酸处理的铝箔表面状态比较均匀，一般常 用作为前处理剂1^。随着腐蚀过程的进行，从“的浓 度不断上升，磷酸的酸度不断下降。当达到一定程 度后，磷酸的酸度就无法满足腐蚀要求，变成废酸。
传统的处理方法是用石灰将废酸料液调至pH为7, 使其变成磷酸钙和氢氧化铝絮状物，再进行固液分 离，固体填埋处理，液体直接排放[4]。但该处理方 法存在一定的缺陷：中和反应产生磷酸钙的过程中 会伴随着磷酸二氢钙生成，磷酸二氢钙是溶于水的，故排放液的磷是超标的，会引起水体的富营养化。
此外磷酸和磷酸铝的价值也比较高，直接处理不仅 成本高，浪费资源，也会对环境造成一定的污染。
膜分离技术近些年来取得了快速的发展，应用 在生活的各个领域[5]。笔者课题组借助于膜技术，对铝箔行业产生的废酸及己二酸铵回收过程进行了 研究[M]。纳滤膜分离技术过程无任何化学反应产生，无相变，不会影响生物活性，广泛应用于海水淡化、食品饮料、制药工程等行业。纳滤膜的最显著特征 是在低压条件下就对高价离子有一定的截留率[9]。是否能根据纳滤这一特点将磷酸和磷酸铝废液中的 氢离子和铝离子分隔开，从而达到磷酸回收和磷酸 铝再利用这一目的，是接下来研究的内容。
1实验部分
1.1实验试剂
实验所用废酸液是根据企业的酸液组成模拟配 制而成，模拟液磷酸的浓度为2.07 m oli'磷酸铝 的浓度为0.28 m o ll1，体积为20 L。实验所用试剂 为Al(OH)}、H3P04,AR，广东省化学试剂工程研究 开发技术中心；邻苯二甲酸氢钾，AR，国药集团化 学试剂有限公司；NaOH，AR，西陇科学股份有限 公司。
1.2样品分析及数据处理方法
样品中的总P和Al3+浓度均采用电感耦合离子 谱测定，游离的H3P04采用酸碱滴定法测定。实 验主要对离子截留率进行了研究，相关计算公式如 下：
式中：一截留率；
Cp一透液相关离子的浓度，mol_L、
CF—料液相关离子的浓度，mol L1。
1.3实验过程
纳滤装置如图1所示，左边为料液室，核心位 置为卷式膜组件，本次实验所用的卷式膜型号为GE 公司的DL-1812。料液流经纳滤膜后为产品室的透
收稿曰期 作者简介 通信作者2020-05-15
陈如（1995-)，女，硕士，研究方向：电化学。
陈庆（1983-)，女，副教授，博士，研究方向：电化学。
1228
化工
2020年10月
2.1透液通量变化情况
料液室最初为10 L 溶液，每次会取2 L 透液， 料液室溶液不断浓缩，浓度不断增大，渗透压不断 增大，故在同样的压力下，透过膜的溶液体积就不 断下降。如图2所示，随着取样序列的增加，透液 的通量不断下降。
8.00E-02
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〇
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律师执业管理办法图2透液通董变化图
0.6
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图3透液（上）和残液（下）相关物质浓度变化图
2.3透液相关物质截留率变化
纳滤膜本体带有一定的电荷，对二价离子和高 价离子具有一定的截留效果。图4为透液中相关离 子的截留率变化情况。
透液中A 广的截留率在99%以上，游离磷酸的 截留率约在35%，总P 的截留率约在50%。故得到
2结果与分析
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图1纳滤装置图
O .O O H+OO
2.5
1.00E-01a ____f 液，未透过纳滤膜的为残液，残液继续在料液室循 环，直至实验运行结束。图片右边为集调控压力和 流量为一体的装置。本次实验条件为压力3.5 MPa , 流速为G L miiT 1，温度为25 1。先将配置的20L 料液进行微滤，除去不溶性杂质颗粒。再向料液室 倒入10 L 溶液。料液室的最大体积只有12 L ，故剩 余的料液须分批次加入。实验正式开始前，会在低 压低流速条件下对膜进行平衡，平衡时间为30 min 。 平衡后开始取样：将透液管放人2 L 的量杯中，当 量杯溶液体积接近2 L 时，称取溶液质量，记录时 间，并将透液管迅速放人另一个2 L 烧杯。同时对 缸内的残液进行取样，取样体积约5 mL 。取样后， 向料液室倒入2 L 溶液，继续进行实验，透液体积 达到2 L 后重复上述步骤。随着实验的进行，剩余 10 L 料液会被补加完，但并不影响实验。当残液的 渗透压很高时，即透液的通量很小时实验结束。
透液的通量从最初的38.43 LTn +t 变化为
1.86 L m —h 1，溶液的通量约下降了 20倍，而料液 室溶液的体积也从20 L 浓缩为1 L ，故随着料液的 不断浓缩，其溶液通量不断下降。
2.2透液和残液相关物质浓度变化
图3为透液和残液相关物质浓度变化。料液是 处于不断浓缩的过程，故透液和残液浓度均随着取 样序号的升高而增加。但由于纳滤膜对高价离子具 有一定的截留效果，故透液中Al 3+的浓度（其浓度 在次坐标轴上呈现）几乎为0，在残液浓度很高时， 其浓度仍不到0.04 m o lt 1。总磷的浓度略高于游离 磷酸的浓度，约从1.3 mol L 1升高为2.2 m ol L ；1。残 液中游离磷酸浓度约从1.85 moll /1上升为 3.25 mol L 1，总P 浓度约从2.35 m ol l /上升为 5.08 mol L 1。但A 广由于被截留，浓缩了近4倍， 约从 0.28 mol L 1 变为 1.27 mol l ；1。
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4.
4.3.3.2.1
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第49卷第10期陈如，等：纳滤法回收铝箔腐蚀废酸中磷酸的研究1229
40
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图4透液中相关离子的截留率变化情况
3结论
本文采用纳滤技术对铝箔废酸中产生的磷酸进 行分离纯化，从而实现回收利用，避免了资源浪费， 并减轻了对环境的污染。在压力为3.5 MPa ，流速 为6 Lmi ，的条件下，透液的通量随着料液的不断 浓缩而下降。纳滤膜对高价离子具有一定的截留效 果，其透液的组成几乎为纯的磷酸，无杂质A 1'
的透液几乎无A 1'为纯的磷酸，可再次回用到错 电极箔的初级处理过程。游离磷酸的分子较大，因 而对其也有一定的截留率。由于Al 3+是与磷酸根结 合的，为了保持电荷守恒，一部分磷酸根同样被截 留，故总P 的截留率较高，约在50%。
从而得到二次回用。
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Study on Recovery of Phosphoric Acid From
Aluminum Foil Corrosion Waste Acid by Nanofiltration
玛格丽特米切尔>银监会
CHEN R u 9 CHEN Qing *
(College O f Chemistry & Materials Engineering, Wenzhou University, Wenzhou Zhejiang 325035, China )
Abstract: Aluminum electrolytic capacitors are widely used in various fields of life. The core component is capacitor foil. A large amount of waste phosphoric acid was produced when the capacitor foil was in the production process. At the pressure of 3.5 MPa and the flow rate of 6 L m in'1, the phosphoric acid in the waste acid of aluminum foil was recovered by nanofiltration technology. The experimental results showed that the flux of pemieate decreased continuously with the concentration of the feed liquid, which changed from the initial 38.43 L m'2 h*' to 1.86 L m'2 !!'1; the rejection rate of Al3 + in the permeate reached 99%, which was almost pure. The phosphoric acid recycled from waste acid can be reused in the primary process of capacitor foil.Key words: Nanofiltration; Waste acid; Recovery; Electrode foil
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