利用雙極膜電滲析以濃海水制備酸堿的研究.pdf

1、海水淡化,作為淡水資源的開(kāi)源增量技術(shù),在很大程度上緩解了水資源缺乏危機(jī)。淡化技術(shù)主要包括多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸餾(MED)、反滲透(RO)以及電滲析(ED)。根據(jù)不同地區(qū)及不同水質(zhì),每一種淡化技術(shù)都有其相應(yīng)的市場(chǎng)。但是不管是哪一種技術(shù),為了防止系統(tǒng)的結(jié)垢問(wèn)題,淡化前的酸化預(yù)處理是必需的,特別對(duì)反滲透海水淡化。但是,酸(濃鹽酸或濃硫酸)的運(yùn)輸和儲(chǔ)存會(huì)帶來(lái)一系列的安全隱患,特別是遠(yuǎn)離硫酸(鹽酸)工廠的海水淡化基地。同樣由酸的來(lái)源問(wèn)題所導(dǎo)

2、致的還有海水淡化水的后處理。由于淡化水 TDS含量較低,在送往供水管道之前需要將其礦化,一般采用 CaCO3溶解法,此法仍然需要消耗大量的酸。另外,海水淡化過(guò)程中排放的濃海水是一種高濃度的鹽鹵資源,若將其直接排放,對(duì)近海環(huán)境造成污染的同時(shí),也是對(duì)資源的浪費(fèi)。
　　雙極膜電滲析的應(yīng)用能同時(shí)解決上述三個(gè)問(wèn)題。在通電條件下,雙極膜內(nèi)的水分子能解離成 H+和 OH-,H+與濃海水中的 Cl-和 SO42-結(jié)合生成酸,OH-與濃海水中的 N

3、a+結(jié)合生成堿。其中,制備的酸可用于海水淡化酸化預(yù)處理及后處理,生成的堿可用于鎂資源的提取。解決酸的來(lái)源問(wèn)題同時(shí),又可以使?jié)夂ＫY源得到合理利用。
　　本文以雙極膜電滲析的酸堿制備作為切入點(diǎn),探討該技術(shù)用于上述問(wèn)題的可行性。研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　1.在利用濃海水進(jìn)行雙極膜電滲析的酸堿制備實(shí)驗(yàn)之前,實(shí)驗(yàn)預(yù)先考察一下其主要成分的酸堿(NaCl及 Na2SO4)制備情況,判斷其可行性。采用三室型雙極膜電滲析由硫酸鈉以及氯化

4、鈉進(jìn)行原位產(chǎn)酸,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出兩種鹽都具有較高的產(chǎn)酸效率,皆可用于海水淡化酸化預(yù)處理中酸的制備,且在堿室可得到純度較高的氫氧化鈉。
　　2.在確定采用濃海水主要鹽成分制備酸堿的可行性后,實(shí)驗(yàn)下一步采用 RO濃海水進(jìn)行酸堿制備實(shí)驗(yàn)。但是,在實(shí)驗(yàn)之前,需預(yù)先采用模擬 RO濃海水來(lái)確定其最佳的操作參數(shù)。結(jié)果顯示在連續(xù)處理模式下電流密度為57 mA/cm2、流速為0.3 L/h時(shí),實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻B續(xù)地獲得1 mol/L的混合酸和1 mol/

5、L的氫氧化鈉。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,通過(guò)膜堆電阻及掃描電鏡分析證實(shí)了離子交換膜在酸堿連續(xù)制備中無(wú)結(jié)垢及污染趨勢(shì),說(shuō)明采用雙極膜技術(shù)利用 RO濃海水進(jìn)行酸堿制備具有可行性。
　　3.針對(duì)反滲透海水淡化淡化水低堿度和低鹽度的特點(diǎn),本實(shí)驗(yàn)以以色列的后處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)采用石灰石溶解法對(duì)淡化水進(jìn)行礦化,同時(shí)對(duì)雙極膜電滲析鹽室出水進(jìn)行回用。實(shí)驗(yàn)考察不同填料粒徑(2、3及4 mm)及流速(50、75及100 L/h)下礦化過(guò)程的變化情況。結(jié)果表明:隨著