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《電去離子（edi）過程及其用于水中cu'2+離子的脫除與濃縮的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文電去離子（EDI）過程及其用于水中Cu<'2+>離子的脫除與濃縮的研究姓名：管山申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：王世昌20040701摘要電去離子歸ectrodeionization,EDD，是結(jié)合離子交換膜與離子交換樹脂，在直流電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)連續(xù)去離子操作的一種新型分離過程，它能夠在無需化學(xué)酸堿再生的條件下，對(duì)低濃度溶液進(jìn)行深度脫鹽。近年來，EDI在純水生產(chǎn)領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。本文考察了EDI對(duì)低濃度CUS04溶液中離子的脫除和濃縮性能，以評(píng)價(jià)EDI同時(shí)回收純水和重金屬的可能性。建立了以濃水部分循環(huán)方式操作的一級(jí)
2、兩段6個(gè)膜對(duì)的EDI膜堆，有效膜面積為135cm2，考察了膜堆電壓，淡水流量，循環(huán)比，原水濃度和pH值等因素對(duì)C了+離子的脫除和濃縮性能的影響。在一定的操作條件下，對(duì)于C矛十離子濃度為50mg/L的原料水，通過EDI處理后，其產(chǎn)出淡水電阻率可達(dá)2.2-5.6MQ.cm,CuZ十離子濃度低于儀器的檢測(cè)限，脫除率>99.99%;濃水中CuZ十離子濃度可達(dá)800-1200mg/L。研究結(jié)果表明，EDI能夠在不需化學(xué)再生的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)CuZ'離子的深度脫除和濃縮，有望成為具有巨大優(yōu)越性的重金屬廢水回收技術(shù)。考察了各種不同的裝置設(shè)計(jì)和操作條件對(duì)處理低濃度CUS0
3、4溶液的EDI過程的影響。研究表明，樹脂的類型，混合比例及膜堆電壓等對(duì)過程的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。凝膠型樹脂在電再生模式下變黑失效;過大的陰陽樹脂比例導(dǎo)致樹脂床層和膜面形成Cu(OH)2和Cu0沉淀;工作電壓過高則造成金屬銅在膜的表面還原沉積。在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)比例的大孔樹脂，同時(shí)改善膜堆電阻，則可建立起連續(xù)，穩(wěn)定的EDI運(yùn)行條件。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的分析，證實(shí)EDI過程存在兩種不同的運(yùn)行模式。離子濃度較高的條件下，EDI在增強(qiáng)傳質(zhì)模式下運(yùn)行，樹脂保持為鹽型，EDI的去離子作用主要通過樹脂對(duì)離子傳遞的增強(qiáng)來實(shí)現(xiàn);離子濃度很低時(shí)，EDI在
4、電再生模式下運(yùn)行，樹脂被電化學(xué)地再生為H型和OH型，過程相當(dāng)于連續(xù)獲得再生的混床離子交換。對(duì)這兩種運(yùn)行模式的基本過程特點(diǎn)做了進(jìn)一步的分析討論。建立了三維離子擴(kuò)散一遷移模型，結(jié)合第二類電滲理論，描述了EDI過程的離子傳遞機(jī)理。離子交換樹脂/膜與溶液界面層中高達(dá)108-109V/m的電勢(shì)梯度，造成第二Wien效應(yīng)，加速了水解離反應(yīng);而CuZ+離子參與質(zhì)子傳遞反應(yīng)，對(duì)水解離反應(yīng)產(chǎn)生催化作用。兩種因素的綜合作用，導(dǎo)致EDI過程水解離的發(fā)生。本文工作首次在國內(nèi)建立了EDI脫除和濃縮稀溶液中重金屬離子的膜堆和實(shí)驗(yàn)體系，確立了連續(xù)穩(wěn)定操作的條件，取得了重金屬與純水同
5、時(shí)回收的良好效果，同時(shí)系統(tǒng)分析了這一EDI新過程的運(yùn)行模式和傳質(zhì)機(jī)理，為重金屬廢水處理EDI技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)提供了理論和技術(shù)支持。關(guān)鍵詞:電去離子離子交換樹脂離子交換膜濃差極化水解離銅離子ABSTRACTElectrodeionization(EDI)isanovelseparationprocesscombiningionexchangeresinsandionexchangemembranesinastackedunitwhichiscapableofcontinuousdeionizationundertheinfluenceofaDCelect
6、ricfield.Electrodeionizationisconsistentwithamodelofacontinuousregeneratedmixedresinbedandiswell-suitedfordeepdeionizationofdilutesolutionswithoutchemicalregenerations.Inrecentyears,EDIhasbeenwidelyacceptedasacompetitivetechnologytoproducehighpuritywater.Inthispaper,performances
7、oftheEDIprocessfortheremovalandconcentrationofCu2+ionsfromdiluteCUS04solutionswereinvestigated.Thepurposeofthestudyistoevaluatetheviabilityoftherecoveryofbothhighpuritywaterandheavymetalsfromdiluteheavy-metal-ioncontainingwastewatersbytheEDIprocess.Alaboratorytwo-stageEDIunitwit
8、hsixcellpairswasbuiltforstudiesonthetreatmentof
