edi電去離子回收電鍍漂洗水的研究進(jìn)展

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1、EDI電去離子回收電鍍漂洗水的研究進(jìn)展當(dāng)前電鍍漂洗廢水的資源化日益受到重視,其目標(biāo)是從電鍍漂洗廢水中獲得高品質(zhì)的水回用于工件漂洗,同時(shí)獲得高濃度金屬鹽溶液以返回鍍槽回用。水和重金屬能夠回用或回收,電鍍廢水實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán),達(dá)到節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的雙重目的?！　‖F(xiàn)有的處理技術(shù)難以滿足電鍍漂洗廢水的資源化的要求?；瘜W(xué)法需要消耗大量化學(xué)藥品,產(chǎn)生難以處理的污泥,并且處理后的水回用困難;離子交換法的缺點(diǎn)在于離子交換樹(shù)脂需要反復(fù)再生,操作繁瑣,而且容易造成二次污染;而集成處理技術(shù)例如,納濾、反滲透等則工藝流程復(fù)雜,水處理成

2、本高。因此,迫切需要開(kāi)發(fā)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面更具優(yōu)勢(shì)的新型處理技術(shù)。　　1　電去離子過(guò)程：技術(shù)資料由石家莊萊特萊德水處理公司提供　　電去離子是將離子交換樹(shù)脂或纖維與離子交換膜相結(jié)合,在直流電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)離子的深度脫除的新型分離過(guò)程。在超純水生產(chǎn)中,將EDI置于反滲透(RO)之后以取代傳統(tǒng)的離子交換混床,目前已成為新一代清潔生產(chǎn)工藝的核心技術(shù),在電力、電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。以典型的混床EDI為例,在陰陽(yáng)電極之間,由交替排列的陰陽(yáng)離子交換膜構(gòu)成一系列淡化室與濃縮室,淡化室內(nèi)填充離子交換樹(shù)脂混床。在直流

3、電場(chǎng)的作用下,淡化室溶液中的陰離子和陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極遷移。由于填充的樹(shù)脂的導(dǎo)電性遠(yuǎn)高于與之接觸的溶液,從溶液到膜表面的離子傳遞幾乎都是通過(guò)樹(shù)脂相來(lái)完成。離子首先通過(guò)樹(shù)脂顆粒表面的擴(kuò)散層進(jìn)入樹(shù)脂相,然后在電場(chǎng)作用下經(jīng)由樹(shù)脂顆粒構(gòu)成的離子傳輸通道遷移并透過(guò)離子交換膜進(jìn)入濃縮室。當(dāng)樹(shù)脂與溶液間界面擴(kuò)散層中的極化發(fā)展到一定程度,并且存在叔胺基團(tuán)參與的可逆質(zhì)子化反應(yīng)的催化作用時(shí),水分子解離為H+和OH-。水解離產(chǎn)生的H+和OH-除部分參與負(fù)載電流外,另一部分又對(duì)樹(shù)脂起到再生作用,即“電再生”,從而使離子交換、離子

4、選擇性遷移、電再生三個(gè)過(guò)程相伴發(fā)生?！　DI獨(dú)特的水解離和電再生現(xiàn)象是其無(wú)需酸堿再生而制備超純水的關(guān)鍵。水解離產(chǎn)生的H+和OH-對(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行再生,而被再生的樹(shù)脂能夠吸附弱解離物質(zhì),從而顯著增強(qiáng)其脫除,獲得電阻率接近18MΩ·cm的超純水。另一方面,水解離也為EDI運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響,即導(dǎo)致膜堆結(jié)垢。水解離產(chǎn)生的OH-透過(guò)陰膜進(jìn)入濃室,在陰膜表面與濃縮液中富集的Ca2+、Mg2+、HCO-3等相互結(jié)合而形成結(jié)垢,造成裝置產(chǎn)水水質(zhì)下降,能耗增加,影響過(guò)程的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。技術(shù)資料由石家莊萊特萊德水處理公司提供

5、　　2　電去離子回收電鍍漂洗廢水的研究　　近期EDI回收電鍍漂洗廢水的研究逐漸受到重視。研究的目的是提供一種能夠無(wú)需化學(xué)再生而實(shí)現(xiàn)水和重金屬回收的新型技術(shù),滿足保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的雙重需要?！　』厥针婂兤磸U水的EDI過(guò)程中,在發(fā)生水解離的狀態(tài)下膜堆有產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀的傾向。目前研究中主要存在抑制水解離和電再生以及采用適當(dāng)程度水解離和電再生兩種不同的觀點(diǎn),相應(yīng)地分別采用了陽(yáng)床EDI和混床EDI過(guò)程?！　￡?yáng)床EDI過(guò)程的膜堆淡化室中填充陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。陽(yáng)樹(shù)脂顯著增強(qiáng)重金屬離子的傳遞,但陰離子的傳遞則受到很大

6、的限制,無(wú)法獲得較高的電流密度;因此,需要提供外加的再生離子,利用離子替換機(jī)理使過(guò)程連續(xù)運(yùn)行,獲得期望的離子脫除性能Spoor,Dzyazko對(duì)Ni2+的脫除的研究,Johann等對(duì)Cu2+脫除的研究均采用外加的酸液循環(huán)為離子交換樹(shù)脂或纖維的再技術(shù)資料由石家莊萊特萊德水處理公司提供生提供H+;Sung對(duì)EDI脫除Cu2+的研究則利用陽(yáng)極產(chǎn)生的H+對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。對(duì)于此類EDI過(guò)程,在電場(chǎng)的作用下,外加的再生離子進(jìn)入淡化室,對(duì)離子交換樹(shù)脂或纖維進(jìn)行再生;交換下來(lái)的重金屬離子則穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入相鄰的濃縮室。淡

7、化室中離子交換和電再生過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,在穩(wěn)定狀態(tài)下,在樹(shù)脂床層內(nèi)沿料液流動(dòng)方向和垂直于料液流動(dòng)方向上均建立恒定的重金屬離子濃度分布?！　』齑睧DI過(guò)程膜堆采用與純水生產(chǎn)中類似的形式,淡化室由一張陽(yáng)膜和一張陰膜構(gòu)成,中間填充陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混合物。該過(guò)程可以同時(shí)增強(qiáng)陰陽(yáng)離子的傳遞,并以樹(shù)脂樹(shù)脂和樹(shù)脂膜界面間的水解離產(chǎn)物對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。已有的研究初步證明了混床EDI對(duì)模擬酸性鍍銅廢水進(jìn)行回收的可行性,并通過(guò)Cu2+的質(zhì)量平衡研究分析了過(guò)程中電再生現(xiàn)象。進(jìn)一步研究表明,該EDI過(guò)程也存在“增強(qiáng)傳質(zhì)”和“電再生”兩種模

8、式。在“增強(qiáng)傳質(zhì)”模式下,淡化室不發(fā)生水解離和電再生,離子脫除率較低,陰膜的濃室側(cè)表面無(wú)結(jié)垢產(chǎn)生;在“電再生”模式下,淡化室發(fā)生水解離和電再生,EDI可將Cu2+脫除至儀器無(wú)法檢出;在陰膜的濃水室表面的局部區(qū)域,水解離產(chǎn)生的OH-與Cu2+結(jié)合形成Cu(OH)2沉淀,并進(jìn)一步形成CuO結(jié)垢?！　∧壳癊DI回收電鍍漂洗廢水的研究尚不能滿足工程的需要。陽(yáng)床EDI過(guò)程在采用兩張陽(yáng)膜并填充陽(yáng)樹(shù)脂的情況下,膜