雙極膜技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用與展望

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1、雙極膜技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用與展望雙極膜技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用與展望雙極膜的英文縮寫是BPM，它是一種新膜，是由陽離子交換層和陰離子交換層復(fù)合成一種新型復(fù)合離子型交換膜，同時(shí)為促進(jìn)水的電解可以在陽膜和陰膜之間加入新物質(zhì)，構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)分別是：陽離子交換層、中間反應(yīng)層、陰離子交換層。在直流電的作用下，雙極膜可以將水電離成氫離子和氫氧根離子。在不同的材料、不同的電荷量在不同的條件下可以制成具有不用功能的雙極膜。目前，雙極膜雖然在我國的研發(fā)或者是應(yīng)用都不是很廣泛，但是國外的科學(xué)家認(rèn)為雙極膜可以變廢為寶，減輕環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)自然的可持續(xù)發(fā)

2、展。所以，我國應(yīng)重視雙極膜在環(huán)境工程中的應(yīng)用?！　?介紹雙極膜的主要功能　　雙極膜的兩大功能是：水解離電滲析和雙重電荷排斥。　　1.1雙極膜水解離電滲析　　雙極膜是一種新型復(fù)合離子型交換膜，所以雙極膜的陰膜只可以通過陰離子，陽膜只可以通過陽離子。但是當(dāng)中間的反映層是水時(shí)，雙極膜在直流電的作用下直接將水電離成氫離子和氫氧根離子。雙極膜的最重要的特性是水解離。同時(shí)是電解水，利用雙極膜電解水比直接電解水所使用的成本更小?！　?.2雙極膜的雙重電荷排斥性　　因雙極膜這種新型材料具有不同電荷和一定孔徑，這就使雙極膜具有電荷效應(yīng)和篩分效應(yīng)。由

3、于雙極膜具有雙重電荷排斥的功能，這使它具有納濾的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。納濾是指當(dāng)雙極膜兩側(cè)出現(xiàn)壓力差時(shí)，完成介于反滲透和超濾的操作?！　?雙極膜在環(huán)境工程中的應(yīng)用　　2.1處理含氟廢液及回收有價(jià)氟　　我國的鈾工業(yè)和氟碳工業(yè)在生產(chǎn)過程中，排放出去的廢水廢氣中含有的有機(jī)酸和氟的含量都很高，一般的方法是用氫氧化鉀中和廢水廢氣才可以除去氟，用氫氧化鉀中和后生成氟化鉀溶液，該溶液中含有微量放射性物質(zhì)和重金屬，這時(shí)還需要用氫氧化鈣和氟化鉀反應(yīng)，然后生成不溶性的輔料。這種處理方法雖然可以有效的處理了含氟的廢液，但是卻導(dǎo)致有價(jià)氟的大量損失，并且用戶還要考慮如

4、何處理含有放射性物質(zhì)的氫氧化鈣的廢料問題。但如果用戶用雙極膜處理含服廢液可以利用電滲離技術(shù)可直接將氟化鉀轉(zhuǎn)化為氟化氫和氫氧化鉀。這種方法可以回收有價(jià)氟，同時(shí)避免了氫氧化鈣的使用，減少了廢渣的產(chǎn)量。　　2.2用于堿廢液、酸廢液的凈化和回收　　我國的工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生很多的酸堿廢液，如：鉛蓄電池廢液、酸洗廢液、造紙廠產(chǎn)生的廢液等。為減輕我國的環(huán)境污染，這些廢液在排放時(shí)都需要經(jīng)過一定的流程處理，待廢液處理達(dá)標(biāo)后才可以排放，但處理工藝復(fù)雜，消耗量大。但是雙極膜為廢液的處理提供了一個(gè)良好的解決辦法。由于雙極膜是三層結(jié)構(gòu)，所以工業(yè)產(chǎn)生的廢料可以

5、從中間室通過，陰、陽離子通過陰、陽膜向左、右室通過。陰離子將通過陰膜向左室移動(dòng)，與雙極膜自身產(chǎn)生的氫離子結(jié)合生成酸；陽離子將通過陽膜向右室移動(dòng)，與雙極膜自身產(chǎn)生的氫氧根結(jié)合生成堿。這種方法比傳統(tǒng)的廢料處理工藝的速度快，質(zhì)量高。　　2.3雙極膜用于垃圾發(fā)酵連續(xù)制備有機(jī)酸　　雙極膜除了可以處理廢料、廢液之外，還可以發(fā)酵廚房垃圾制備有機(jī)酸，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，既減輕了環(huán)境污染問題又可以產(chǎn)生效益。在傳統(tǒng)的有機(jī)酸制備中，有機(jī)酸的產(chǎn)生會(huì)影響微生物的生存環(huán)境，阻礙微生物的產(chǎn)生和有機(jī)酸的進(jìn)一步生成，為可以正常生產(chǎn)出有機(jī)酸都需要工人添加適量的堿。這種傳統(tǒng)

6、的方法工藝復(fù)雜、消耗量大、產(chǎn)生的廢渣還會(huì)污染環(huán)境。而用雙極膜去生產(chǎn)有機(jī)酸，可以節(jié)約酸堿的使用量，避免廢液殘?jiān)漠a(chǎn)生。　　2.4利用雙極膜除去煙氣中的二氧化硫氣體　　我國的發(fā)電廠、供暖廠、冶金廠在進(jìn)行日常工作時(shí)，燃料燃燒的過程中釋放出酸性氣體，如：氧化碳?xì)怏w、氧化氮?dú)怏w、氧化硫氣體等主要的大氣污染物。以氧化硫氣體為例，我國每年北方冬季取暖是就會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，這些大量的酸性氣體會(huì)引起酸雨、溫室效應(yīng)和光污染。對人類的生存構(gòu)成威脅，世界各國的首要任務(wù)就是處理這些酸性氣體，如果治理不及時(shí)或者不有效的話，后果不堪設(shè)想。雙極膜可以有效、簡單且

7、連續(xù)化操作的處理這些酸性氣體，不僅達(dá)到處理空氣中的二氧化硫氣體的預(yù)期效果，還可以回收利用。　　2.5雙極膜納濾在水處理上的應(yīng)用　　雙極膜本身的納濾性決定了處理水的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面?！　?.5.1生活污水處理　　生活污水的處理方法一般都是生物降解法和化學(xué)氧化法相結(jié)合的方法，但是化學(xué)氧化法的氧化劑使用量太大，殘留物多。但是如果在之間加上納濾環(huán)節(jié)，可以截住不能被微生物分解的大分子，大分子可在經(jīng)過化學(xué)氧化和生物分解。這種方法可以減少活性炭和氧化劑的使用，降低殘留物的含量?！　?.5.2飲用水凈化　　隨著我國水污染的加劇，人們越來越

8、關(guān)心飲用水的質(zhì)量。經(jīng)科學(xué)實(shí)踐證明，雙極膜的納濾功能可以除去水消毒過程中產(chǎn)生的微量微毒產(chǎn)物、殺蟲劑、除草劑、重金屬等有害物質(zhì)。同時(shí)具有水質(zhì)好、化學(xué)藥品用量少、節(jié)能、占地少、易于維護(hù)和管理的優(yōu)點(diǎn)。　　3.展望　　雙極膜是一種新型的復(fù)合離子型交換膜，以自