資源描述：
《特種分離電去離子（EDI）過程處理低濃度重金屬離子溶液的研究》由會員上傳分享，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、摘要電去離子(E1ectrodeionization，EDI)技術(shù)，是電滲析和離子交換有機(jī)結(jié)合而形成的新型復(fù)合分離過程，它可在非化學(xué)再生的條件下，對低濃度溶液中的離子進(jìn)行脫除與濃縮。該技術(shù)具有連續(xù)運(yùn)行、高效穩(wěn)定、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點(diǎn)，在眾多工業(yè)領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價值。本文以低濃度含Ni2+離子溶液為研究對象，考察了EDI對Ni2+離子的脫除和濃縮性能，以期利用EDI技術(shù)實現(xiàn)對低濃度溶液中的重金屬離子進(jìn)行回收的同時，獲得高品質(zhì)的淡水產(chǎn)水，從而實現(xiàn)電鍍等行業(yè)中的低濃度重金屬廢水的零排放。對淡水室中樹脂的填充策略進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析。研究發(fā)現(xiàn)，在本文所采用的實驗條件下，EDI裝
2、置的淡水室中填充大孔型強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性樹脂較凝膠型強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性樹脂有更高的分離性能，淡水水質(zhì)能夠更快達(dá)到穩(wěn)定，而大孔型弱酸、弱堿性樹脂則不適于該過程；淡水室中填充窄粒徑分布樹脂與標(biāo)準(zhǔn)粒徑分布樹脂相比，更能促進(jìn)淡水室中離子的傳遞，提高過程的分離效率。對于本文實驗中所采用的厚度為3mm的淡水室隔板而言，當(dāng)所使用樹脂粒徑為0．71—0．90mm時，淡水室隔板厚度與樹脂粒徑之間比例達(dá)到最優(yōu)，有效導(dǎo)電樹脂所占比例較大，有利于促進(jìn)過程傳質(zhì)；淡水室中樹脂床層采用分層填充時，通過合理安排混床與陽、陰樹脂床層的位置與比例，能夠較好地改善樹脂或膜面金屬氫氧化物形成的狀況，有利于過程的長期穩(wěn)定
3、運(yùn)行。深入研究了主要工藝操作參數(shù)對過程分離性能的影響。對于一定濃度的NiS04溶液，在一定的淡水和濃水條件下，EDI過程存在相應(yīng)的最優(yōu)膜堆工作電壓，該最優(yōu)電壓值對應(yīng)于淡水產(chǎn)水達(dá)到期望的水質(zhì)而過程中水解離程度最小的工作狀況。淡水流量必存在一個上限，超過此上限值時，由于淡水在淡水室中的停留時間較短，使得部分離子未能及時遷移出淡水室，從而使離子的脫除率下降，淡水出水的電阻率降低。此外，原水的Ni2+離子濃度、pH值與溫度對EDI過程也有重要影響。當(dāng)Ni“離子濃度降低時，膜堆的負(fù)荷降低，淡水出水的電阻率增大；適當(dāng)提高原水溫度有利于離子與樹脂之間的交換以及離子的遷移，淡水出水的
4、電阻率明顯提高。建立了EDI處理低濃度含Ni”離子溶液過程的傳質(zhì)動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合能斯特—普朗克和能斯特一愛因斯坦方程，對Ni“離子在樹脂床層中傳遞的表觀擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)；根據(jù)舍伍德關(guān)聯(lián)式，對Ni“離子在EDI過程中的傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行了求解。該項研究有利于對EDI過程中離子的傳遞進(jìn)行定量描述，為EDI處理低濃度重金屬離子溶液過程中，裝置的設(shè)計和工業(yè)應(yīng)用的進(jìn)一步推廣提供了理論和技術(shù)支撐。在一定操作條件下，對于Ni2+離子濃度為50mg·L．1，pH為5．7的原水進(jìn)水，淡水產(chǎn)水的電阻率可達(dá)3．78Mo·cm，其中的Ni“離子濃度低于0．1mg·L-1，脫除率>99．跳；
5、濃水產(chǎn)品中Ni2+離子濃度可達(dá)1583mg·L-1，一級濃縮倍數(shù)達(dá)到31．7；過程的電流效率達(dá)4096。研究結(jié)果表明，通過對裝置內(nèi)部構(gòu)造的改進(jìn)和操作參數(shù)的控制，EDI過程能夠同時實現(xiàn)對低濃度溶液中Ni“離子的深度脫除與有效濃縮。本文研究工作所開發(fā)的低濃度重金屬廢水處理自主核心技術(shù)，為實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、低成本條件下的低濃度重金屬廢水的零排放與資源化奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電去離子離子交換樹脂離子交換膜傳質(zhì)鎳離子ⅡAbstraetAbstractElectrodeionization(EDI)technologyisanovelandcomplexseparationproce
6、sscombiningelectrolysisandionexchange．EDIcarlbeusedtoremoveandconcentrateionsfromdilutesolutionswithoutchemicalregenerations．Ithasmanyadvantagessuchascontinuousoperation,hilghefficiency,stabilityandenvironmentalfriendly．Therefore，ithasimportantapplicationvalueinmanyindustrialfields．Inth
7、ispaper，performanceoftheEDIprocessfortheremovalandconcentrationofNi“ionsfromdiluteNiS04solutionwasinvestigated．Thepurposeofthisstudyistorealizetherecoveryofheavymetalionsandproducehi【ghquafitydiluteproductwaterwithinthesameprocessbyEDItechnology,whichvailstorealizethezeroemissi
