電滲析原理與應用簡介.doc

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1、電滲析原理與應用簡介1.引言電滲析（簡稱ED）是以溶液中的離子選擇性地透過離子交換膜為特征的，一種新興的高效膜分離技術。它是利用直流電場的作用使水中陰、陽離子定向遷移，并利用陰、陽離子交換膜對水溶液中陰、陽離子的選擇透過性（即陽膜具有選擇透過陰離子而阻擋陽離子通過），使原水在通過電滲析器時，一部分水被淡化，另一部分則被濃縮，從而達到了分離溶質和溶劑的目。電滲析利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質粒子（如離子）通過膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質的技術稱為電滲析法，它是20世紀50年代

2、發(fā)展起來的一種新技術，最初用于海水淡化，現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè)，尤以制備純水和在環(huán)境保護中處理三廢最受重視，例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質等。2.電滲析原理在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的透過性(即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過)，使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達到水中的離子與水分離的一種物理化學過程。原理是：在陰極與陽極之間，放置著若干交替排列的陽膜與陰膜，讓水通過兩膜及兩膜與兩極之間所形成的隔室，在兩端電極接通直通電源后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，由于陽膜、陰膜的選擇透過性，就形成了交替排

3、列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。與此同時，在兩電極上也發(fā)生著氧化還原反應，即電極反應，其結果是使陰極室因溶液呈堿性而結垢，陽極室因溶液呈酸性而腐蝕。因此，在電滲析過程中，電能的消耗主要用來克服電流通過溶液、膜時所受到的阻力及電極反應。例如，用電滲析方法處理含鎳廢水，在直流電場作用下，廢水中的硫酸根離子向正極遷移，由于離子交換膜具有選擇透過性，淡水室的硫酸根離子透過陰膜進入濃水室，但濃水室內的硫酸根離子不能透過陽膜而留在濃水室內;鎳離子向負極遷移，并通過陽膜進入濃水室，濃水室內的鎳離子不能透過陰膜而留在濃水室中。這樣濃水室因硫酸根離子、鎳離子不斷進入而使這兩種離子的濃

4、度不斷增高;淡水室由于這兩種離子不斷向外遷移，濃度降低。離子遷移的結果是把電滲析器的兩個電極之間隔室變成了溶液濃度不同的濃室和淡室。濃水系統(tǒng)是一個溶液濃縮系統(tǒng)，而淡水系統(tǒng)是一個凈化系統(tǒng)。用電滲析法回收鎳時，以硫酸鈉溶液作為電極液，硫酸鈉可減輕鉛電極的腐蝕，濃水回用于鍍槽，淡水用于清洗鍍件。3．電滲透技術在廢水處理中的應用水是人類賴以生存不可或缺的資源,也是自然生態(tài)環(huán)境保持良好的重要條件。21世紀對于水資源的需求管理,不能僅考慮滿足人類的用水,也必須考慮生態(tài)環(huán)境的永續(xù)。3.1電滲透技術處理硝酸銨冷凝廢水的研究硝酸銨是基本的化學化工原料和農用氮肥,廣泛應用于農業(yè)、國防、化工、醫(yī)藥、

5、紡織、輕工等領域。由于歷史的原因,我國傳統(tǒng)的硝酸銨生產(chǎn)裝置大多技術裝備陳舊,工藝落后,環(huán)保水平偏低,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含氮工業(yè)廢水。特別是由于硝酸銨生產(chǎn)工藝決定由稀硝酸帶入的水分在中和、蒸發(fā)及結晶過程中以二次蒸汽的形式排出,形成的工藝冷凝液中含有硝酸銨和氨,成為硝酸銨生產(chǎn)的主要污水源。這些冷凝液若直接排放,會使排放水中氨氮含量嚴重超標,造成地表水體的富營養(yǎng)化,破壞水環(huán)境的生態(tài)平衡。如直接送回硝酸吸收塔回用又不利于生產(chǎn)安全,并且還不能全部回收利用。由于缺乏有效的治理措施,一些廠家采用兌水稀釋的辦法以實現(xiàn)達標排放,耗費大量的水資源。目前,新修訂的地方和行業(yè)污水排放標準都相繼提高

6、了氨、氮標準,并對污染物的排放限值、水污染物基準排水量和排放濃度都做了相應規(guī)定,硝酸銨冷凝液的治理及回收利用成為硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)面臨的亟待解決的難題。川化股份有限公司采用24臺具有特殊專用膜的電滲析單元所組成電滲析裝置,冷凝廢水的最大處理量為36t/h,硝酸銨冷凝廢水經(jīng)電滲析裝置循環(huán)濃縮、淡化處理后,濃水中硝酸銨體積百分比含量為20%,回收率達96%以上,合格淡水排放水中氨氮質量分數(shù)含量!40mg/L。冷凝廢水中氨、硝酸、硝酸銨每年削減或回收的排放量分別為113.54t、362.23t、88.34,t氨氮排放總量從每年的71.208t減少到10.162,t減少量為61.046,t

7、削減85.173%,不僅達到了減少硝酸銨廢水排放量、消除污染的目的,而且還提高了資源綜合利用率,降低了生產(chǎn)成本,取得了顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。3.2電滲透技術處理氨氮廢水的研究隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,各種污染物的排放量急劇增加,對環(huán)境尤其是水體造成了嚴重污染,資料表明,氨氮、磷等是地表水的主要污染物。氨氮廢水的超標排放是水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。目前在工業(yè)上應用的脫氨方法主要有生物脫氮法、吹脫法、折點加氯法、離子交換法等。生物脫氮法適用于處理含有機物的低氨氮濃度廢水,該法技術可靠,處