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海水淡化技术与应用:电渗析过程简介

时间:2023-10-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:1983年,Kedem.O.及其同事们提出了填充混合离子交换树脂电渗析过程除去离子的思想。例如,固体离子交换膜对铂族金属的盐溶液进行电渗析时,会在膜上形成金属二氧化物沉淀,这将引起膜的过早损耗,并破坏整个工艺过程,应用液膜则无此弊端。通过实验,高温电渗析对提高电渗析的脱盐效率和降低能耗效果显著,尤其是对有余热可利用的工厂更为适宜。现在开发的领域还有废气脱硫、离子交换树脂再生、钾钠的无机过程等。

海水淡化技术与应用:电渗析过程简介

(一)倒极电渗析(EDR)

倒极电渗析为电渗析的应用提供了一个重要方向,根据ED原理,每隔一定时间(一般为15~20min),正负电极极性相互倒换(频繁倒极),能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量,这在废水处理方面的应用有其独到之处。倒极电渗析浓水循环,水回收率最高可达95%,它的服役寿命长,管理简单,与其他方法相比更有竞争力。浙江某糖厂锅炉用水原水为深井水,含有大量菌类和原生物,先采用电渗析处理40h,电渗析压降增加近1倍,膜对电阻增加近2倍;改用倒极电渗析后,运行40h,压降仅增加1/10,膜对电阻仅增加1/5。

(二)填充电渗析(EDI)

填充床电渗析是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它集中了电渗析和离子交换法的优点,并克服了它们各自的缺点,提高了极限电流密度和电流效率的作用。1983年,Kedem.O.及其同事们提出了填充混合离子交换树脂电渗析过程除去离子的思想。在该过程中,粒子交换树脂颗粒填充在电渗析器的淡化室内外,被离子交换树脂吸附的离子在电场作用下不断迁移入浓水室,这样离子交换树脂不需要再生,而原料液中的离子几乎可完全被除去。1987年,Mlillpore公司推出了这一产品。

(三)液膜电渗析(EDLM)

如果能将电渗析装置中的固态粒子交换膜用液膜来代替,就可以做成液膜电渗析,它对于浓缩和提纯贵金属、重金属稀有金属等可能是一种高效分离方法。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电渗析时,会在膜上形成金属二氧化物沉淀,这将引起膜的过早损耗,并破坏整个工艺过程,应用液膜则无此弊端。

(四)高温电渗析(www.xing528.com)

用电渗析法进行海水淡化时,由于耗电量高,处理费用大,因此很难普遍推广应用。高温电渗析的优点在于能使溶液的黏度下降,提高扩散速度,增大溶液和膜的电导,从而可以提高允许密度,提高设备的生产能力或者降低动力消耗,进而降低处理费用。通过实验,高温电渗析对提高电渗析的脱盐效率和降低能耗效果显著,尤其是对有余热可利用的工厂更为适宜。

(五)离子隔膜电解

离子隔膜电解是将电解和膜分离过程结合起来的一种新工艺,最典型的例子就是氯碱工业过程。在日本采用离子交换膜电解法代替传统的汞法制取高纯度烧碱,这种方法不仅保证烧碱的纯度,同时从根本上消除了汞对环境的污染。1996年,我国首次引进一套日本旭化成公司离子交换膜生产烧碱装置,在盐锅峡化工厂投入生产,生产能力1万t/年;随后又引进了日本德山曹达等装置和技术。

(六)双极性膜电渗析(EDMB)

双极性膜由层压在一起的阳离子交换膜、阴离子交换膜及两层膜之间的中间层构成。当在阳极和阴极间施加电压时,电荷通过离子进行传递,如果没有离子存在,则电流将由水解离出的氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)传递。目前双极性膜电渗析工艺的主要领域是从盐溶液中产酸(H2SO4)和碱(NaOH),但浓度(酸最大浓度2mol/L,碱最大浓度6mol/L)、纯度两方面都受到限制。现在开发的领域还有废气脱硫、离子交换树脂再生、钾钠的无机过程等。

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