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电渗析法处理废水详解

发布时间: 2021-04-06 | 浏览数: 250
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电渗析概念与原理

1概念

应用半透膜的选择透过性来别离不同的溶质粒子的办法称为渗析。在电场作用下停止渗析时,溶液中的带电的溶质粒子经过膜而迁移的现象称为电渗析。应用电渗析停止提纯和别离物质的技术称为电渗析法,它是20世纪50年代开展起来的一种新技术,最初用于海水淡化,如今普遍用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业,尤以制备纯水和在环境维护中处置三废最受注重,例如用于酸碱回收、电镀废液处置以及从工业废水中回收有用物质等。

2原理

电渗析根本工作原理是在直流电场的作用下,以电位差为推进力,应用离子交流膜的选择透过性,把电解质从溶液中别离出来,从而完成溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。

电渗析安装通常由离子交流膜、电极和夹紧安装三局部组成。电渗析过程的本质是电解质离子在两股液流间的传送,其中一股液流失去电解质,成为淡化液,另一股液流得到电解质,成为浓缩液。因而,电渗析过程脱盐溶液中的离子以两个根本条件为根据:

在直流电场的作用下,使溶液中的阴、阳离子作定向挪动;

离子交流膜的选择透过性使溶液中的离子作反离子迁移。

电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室,其中发作的电化学反响与普通的电极反响相同。阳极室内发作氧化反响,阳极水呈酸性,阳极自身容易被腐蚀。阴极室内发作复原反响,阴极水呈碱性,阴极上容易结垢。

电渗析技术的各种应用

3.中高温电渗析工艺

电渗析器进水温度对脱盐率的影响很大。随温度升高,水的黏性降落,从而水中离子的扩散加快,膜及溶液的电导率上升,有利于离子迁移和透过离子交流膜,从而进步电流密度,降低处置费用,增加脱盐率。但温度的升高上限还要由电渗析器的耐受水平决议,当温度升至40-50℃时,阴离子交流膜易合成,聚氯乙烯隔板也易变形。此外,水温低于5℃时,电渗析脱盐率明显降落,且接近损坏离子交流膜的温度。所以电渗析器温度普通控制在5-40℃的中高温范围内。

4.倒极电渗析(EDR)工艺

EDR工艺是我国依据ED原理于1982年研制胜利的一种新工艺,它每隔一定时间(普通为15-20min),倒换正负电极极性(频繁倒极),这样能自动清洗离子交流膜和电极外表的污垢,确保淡水的水质水量、离子交流膜稳定运转和浓水排放量最少。

EDR系统是由电渗析本体、整流器及自动倒极系统三局部组成,其倒极操作程序如下:

转换直流电源电极的极性,使浓、淡室互换,离子活动反向停止;

转换进出水阀门,使浓、淡室的供排水系统互换;

极性转换后持续1-2min,将不合格淡水归入浓水系统,然后浓、淡水各行其路,恢复正常运转

5.双极膜电渗析(EDMB)工艺

EDMB工艺是一种共同的电渗析过程。它通常由阳离子和阴离子交流膜叠合在一同构成,这两种膜的通道构成一个含水的中间层,在电场的作用下,首先将可能存在的离子迁移出中间层,然后经过解离水的作用在膜的阴、阳两侧分别产生H+离子和OH-离子。其最大的特性是可与其他阴离子交流膜、阳离子交流膜停止巧妙组合,组成许多独具特性的双极膜电渗析工艺。与电摆脱水法相比,能耗大大降低,并能从盐溶液中生成等摩尔的酸和碱,所以此技术可用于废酸、废碱等物质的再生和应用,降低物质和能源的耗费,减低废物排放,消弭环境污染以及为某些酸和碱的别离与制备提供新的途径。

6.填充床电渗析(EDI)工艺

填充床电渗析又称电脱离子法,是将离子交流膜与离子交流树脂有机地分离在一同,在直流电场的作用下完成除去水中已电离的或可电离的物质的一种新型水处置技术。它应用电渗析过程中极化现象对离子交流填充床停止电化学再生,它巧妙地集中了电渗析连续脱盐与离子交流树脂深度脱盐这两种办法的优点,并且克制了它们的缺陷,即电渗析过程的浓差极化现象和离子交流的化学再生过程。普通水中含盐量为(50-15000mg/L)时都可运用,而对含盐量低的水更为适合。这种办法根本可以除去水中全部离子,所以它在制备高纯水及处置放射性废水方面有着普遍的用处。

7.电渗析技术在废水处置方面的应用

电渗析技术自20世纪50年代问世以来,已有近50多年历史。目前电渗析技术已普遍应用于海水淡化、苦咸水淡化、超纯水制备、工业废水回收再应用,以及化工过程中的物质别离、浓缩、提纯、精制等,例如用电渗析法处置若干电镀液,在氧化铝消费中回收碱、铝与工业水回用,从废酸水中回收酸,处置含剧毒氰化物废水,自来水脱氯等。

电渗析能够用于废酸废碱及含盐废水的处置。污染控制与资源化研讨国度重点实验室对采用离子膜电解法对处置环氧丙烷氯醇化尾气碱洗废水停止了研讨。在电解电压5.0V时,循环处置3h,废水COD去除率可达78%,废水中碱回收率可达73.55%,为后续生化单元起到良好的预处置作用。齐鲁石油化工公司应用电渗析法处置高浓度复合有机酸废水,浓度为3%~15%,无废渣及二次污染,得到的浓溶液含酸20%~40%,能够回收处置,出水中含酸量可降至0.05%~0.3%。川化股份有限公司采用特殊电渗析安装处置冷凝废水,最大处置量为36t/h,浓水中硝酸铵体积百分比含量为20%,回收率达96%以上,合格淡水排放水中氨氮质量分数含量≤40mg/L。工业排放的稀乙酸废水中乙酸的含量在1%以下,回收废水中稀乙酸的办法有萃取别离法、生化处置法、吸附法以及电膜别离法。ED法能够将废水中乙酸浓度从2.5%浓缩到20%。双极膜ED法能够将含质量分数为0.2%乙酸废水中的乙酸有效肃清,废水中乙酸浓度能够被浓缩到36%以上。用改性异相膜ED处置化纤厂去酸水,可把酸和盐浓缩到了200g/L,再停止多效蒸发可回收多余的Na2SO4,经ED浓缩的H2SO4和ZnSO4溶液可返回凝固浴再用。废水淡化后,溶解固体降到0.7g/L以下,无硬度,返回消费用作洗濯水。在电流密度24mA/cm2,浓淡水浓度比在10左右时,膜的盐迁移量为0.4kg/(m2∙h)左右。溶液迁移量浓缩时为1770mL/(m2˙h),脱盐时均匀为396mL/(m2∙h)。浓缩1t盐的耗电量在300kWh,回收水温在(35±2)℃的软化水耗电10~13kW˙h/m3水。波兰Dykuskikafal应用电渗析将硫酸钠废水电化学合成成硫酸和氢氧化钠,产物均可返回流程,该法已工业化。日本KimuraToru等用电渗析回收了处置铝印刷板外表的酸性废水,并申请了专利。

此外,由于产品和消费工艺的缘由,排放的工业废酸中常含有各种金属离子,ED法也能够完成金属离子和废酸的回收。关于含铜、铁、镍离子的硫酸废水,即便硫酸质量浓度高达200g/L,金属离子质量浓度高达59%。

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