膜分離技術DD、ED和BMED處理工業(yè)醋酸鈉廢渣.pdf

1、二噻農(nóng)是由德國Merck公司20世紀60年代開發(fā)的優(yōu)秀殺菌劑品種，具有廣譜、低毒、病蟲害對其抗性低的優(yōu)點。二噻農(nóng)用作保護性殺菌劑，可防治多種真菌性病害，特別對炭疽病效果顯著。工業(yè)生產(chǎn)二噻農(nóng)過程中產(chǎn)生大量的固體廢渣，該廢渣含有約76.6％的醋酸鈉，其余是生產(chǎn)二噻農(nóng)過程中產(chǎn)生的萘醌類及色素等。由于成分復雜，對該廢渣目前還鮮有有效的回收利用方法，多采用焚燒、衛(wèi)生填埋方式進行處理，不但造成了空氣、土壤或水體的污染也帶來了資源浪費。由于該廢渣中除

2、醋酸鈉外的其他成分均不荷電，因此我們考慮使用膜分離技術擴散滲析(DD)、普通電滲析(ED)以及雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣。在擴散滲析(DD)過程中，以陽膜DD過程為例，醋酸鈉廢渣料液中Na+在濃度差作用下通過陽膜進入水室，由電中性原理可知CH3COO-也會隨之遷移至水室，這樣經(jīng)過一段時間擴散滲析過程，我們就可以在水室得到純化的醋酸鈉溶液，達到從廢渣中回收醋酸鈉的目的;使用傳統(tǒng)電滲析(ED)時，在電場的作用下料液室中Na+向負

3、極方向遷移，通過陽膜進入回收室，CH3COO-向正極方向遷移，通過陰膜進入回收室，因此同樣可以有效處理醋酸鈉廢渣;雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣時，料液室中Na+向負極方向遷移通過陽膜進入堿室，在堿室與雙極膜水解離產(chǎn)生的OH-相結合，生成氫氧化鈉;CH3COO-向正極方向遷移，通過陰膜進入酸室，在酸室與雙極膜水解離產(chǎn)生的H+相結合生成醋酸，從而同時得到醋酸和氫氧化鈉這兩種重要的化工原料。本文分為五個部分，各部分主要內容如下:

4、r>　　第一章為緒論部分，闡述了醋酸鈉廢渣的來源、成分、現(xiàn)有處理手段的類別及缺點等，然后根據(jù)該廢渣的成分，分析膜分離技術處理該廢渣的可行性，并選取幾種常用的膜分離技術進行了較為詳細的介紹，最后簡要介紹了本課題來源、意義及主要內容;
　　第二章先用DD過程探究幾種不同的離子交換膜對醋酸鈉廢渣中有機雜質的滲透，結果表明日本旭化成公司的膜CMV/AMV對有機雜質滲透較少，因此我們選取該膜用于后續(xù)的BMED過程。在BMED實驗中，先使用B

5、P-A-C-BP的膜堆構型，固定料液濃度為1.49 mol/L，對電流密度進行優(yōu)化，結果表明50 mA/cm2是最優(yōu)的電流密度。然后在50 mA/cm2下進一步變化膜堆構型，包括BP-A-C-BP、C-BP-A-C、BP-C-BP和BP-A-BP膜堆。綜合分析不同膜堆的電流效率、能耗以及酸堿產(chǎn)量，得知C-BP-A-C為最優(yōu)的BMED膜堆構型。還有一點需要說明的是，在酸室中添加強酸001*7型陽離子交換樹脂可以顯著降低整個體系電壓降，因此

6、可以使能耗顯著降低。在優(yōu)化后的實驗條件下，即采用C-BP-A-C構型膜堆、50mA/cm2電流密度、酸室中添加001*7樹脂，運行3h可得到較高的酸堿產(chǎn)量(0.491mol/L CH3COOH，0.556 mol/L NaOH)、較高的電流密度（以CH3COOH計算為87.7％，以NaOH計算為99.0％），另外，醋酸鈉的轉化率為45.4％。但是我們也可以看到，此過程的能耗較高，生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH能耗分別為22.3

7、kWh和29.7 kW h;酸堿產(chǎn)品純度較低，酸室和堿室中雜質的TOC的值分別為1.61 g/L和0.16 g/L?？偟膩碚f，本章研究證明了BMED過程處理醋酸鈉廢渣以生產(chǎn)CH3COOH和NaOH的可行性，這一點具有重要的實際意義，不僅可減少二噻農(nóng)生產(chǎn)過程對土壤和水體的污染，還可以為工業(yè)生產(chǎn)提供重要的化工原料。不過在能耗和產(chǎn)品純度方面，還有待進一步改進和提高。為此，我們又進行了后繼章節(jié)的研究。
　　第三章和第四章主要是針對第二章膜

8、過程存在的問題和缺陷加以解決和優(yōu)化，以期獲得更好的處理效果。我們嘗試將膜分離過程集成起來進行醋酸鈉廢渣溶液的處理，包括DD和BMED的集成（第三章）、ED和BMED的集成（第四章）。固定料液濃度為1.49 mol/L，經(jīng)過實驗優(yōu)化后，DD與BMED過程集合處理醋酸鈉廢渣，得到的酸堿產(chǎn)量為0.381 mol/L CH3COOH和0.431 mol/L NaOH，以CH3COOH和NaOH為基準計算的電流效率分別為78.3％和90.3％，能

9、耗有顯著降低，每生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH耗能分別為3.1 kWh和4.1 kWh。ED與BMED過程的結合也獲得了高的酸堿產(chǎn)量（0.46 mol/LCH3COOH，0.50 mol/L NaOH）、較高的電流效率（以CH3COOH為基準，值為80.6％; NaOH為基準，值為89.5％）和較低的能耗（11.8 kW h/kg CH3COOH12.7 kW h/kg NaOH）。另外，DD或ED與BMED的集成過程所得到的產(chǎn)

10、品純度也要高于單獨BMED過程（第二章）。以ED與BMED的集成為例，實驗運行3h后酸室和堿室的TOC值分別為0.42 g/L和0.03 g/L。總體來說，與單獨BMED處理醋酸鈉廢渣相比，集成過程具有明顯的優(yōu)勢。
　　第五章為全文的總結，通過以上各章節(jié)所介紹的小試實驗結果，可以看出BMED、DD或ED與BMED耦合過程都可以達到處理醋酸鈉廢渣的目的，通過對實驗條件的優(yōu)化，可得到較好的處理效果。但是要真正實現(xiàn)工業(yè)化還需要很多的探索