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离子膜电解技术在废水处理中的应用

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离子膜电解技术在废水处理中的应用

离子膜电解技术是一种高效、新型的污水处理技术。随着应用范围的不断扩大,它已经渗透到许多行业,给我国的水资源处理带来了新的变化。

离子膜电解概述

离子膜电解技术又称膜电解槽电解,是利用阳离子交换膜将单元电解槽分离为阳极室和阴极室,分离电解产物的一种方法。离子膜电解是在离子交换树脂基础上发展起来的一项新技术。

的使用离子交换膜具有选择性渗透阴离子和阳离子的特点,允许带一个电荷的离子通过,限制带相反电荷的离子通过,从而达到浓缩、淡化、净化、净化和电化学合成的目的。该工艺已应用于氯碱生产、海水淡化和微咸水的生产。

工业用水和超纯水的制备,酶、维生素和氨基酸等药品的纯化,电镀废液的回收,放射性废水的处理等,其中应用最广泛、最有效的是氯碱工业。在氯碱工业中,阳离子交换膜电解槽用于电解盐或氯化钾水溶液,产生氯气、氢气和高纯烧碱或氢氧化钾。

离子膜电解工艺

经过两次净化后,浓盐水溶液连续进入阳极室,钠离子在电场的作用下通过阳离子交换膜向阴极室移动。,同时在阴极释放氢气。

盐水溶液中的氯离子受到膜的限制,基本不能进入阴极室,在阳极氧化为氯气。

部分氯化钠电解后,剩余的微咸水流出电解槽,去除溶解的氯,固体盐重新饱和精制后,返回阳极室,形成类似汞法的盐水回路。

离开阴极室的氢氧化钠溶液一部分作为产物,一部分加入纯水后返回阴极室。碱液的循环有助于精确地控制加水的量,并消除电解槽内产生的热量。

离子膜电解技术在农业生产中的应用废水处理

3.1碱性废水处理

对于很多碱性废水,采用离子膜电解法在不添加任何化学物质的情况下进行处理,可以大大降低废水的COD,回收废水中的碱,迅速降低废水的pH值,在后续的生化单元中起到很好的作用。造纸黑液的预处理效果就是这方面的一个应用。

有研究人员采用异相单阳离子膜电渗析器,以钛基涂铅板为阳极,聚乙烯异相膜为离子交换膜,研究了操作条件如电流密度、温度等因素的影响,得到了电流密度。350A/m,电流效率85%~99%,碱回收率70%~75%,电耗5000~6000kW/t。对草浆黑液处理的基本理论、工艺特点及影响因素进行了一系列的研究,研究了该工艺处理草浆黑液的最佳工艺条件,研究了工艺过程中的Na+平衡,并对木质素进行了初步探讨。、半纤维素的电化学氧化。

污染控制与回收利用国家重点实验室开展了离子膜电解处理环氧丙烷氯醇尾气碱洗废水的研究。当电解电压为5.0V时,循环处理3 h后废水COD去除率可达78%。,废水中碱回收率可达73.55%,为后续生化单元起到良好的预处理作用。

3.2有机酸废水处理

在发酵生产有机酸的过程中,有机酸的提取分离是一个薄弱环节,经常产生大量的废水。采用离子膜法对有机酸进行萃取分离,作为一种清洗工艺,不仅可以提高收率,而且可以大大减少废水的排放。

近年来,该方法在酒石酸、柠檬酸、丙氨酸等有机酸废水处理中的应用得到了广泛的研究。采用离子膜电解法预处理味精生产中高浓度氨氮有机废水。研究了氨氮脱除的影响因素。

去除的氨氮以浓氨水的形式回收,实现废物回收;废水脱氨后出水基本无色,COD也有一定程度的降低。综合考虑能耗,对于氨氮浓度高达7500mg/L的废水,在4V、11L/h、60℃的操作条件下,电解1.5h后氨氮平均去除率可稳定在72.66%左右。

3.3电镀废水处理

电镀工业排放的废水中普遍含有大量的重金属离子。这些金属离子大多属于较为贵重的金属,具有极高的回收价值。

离子膜电解技术利用金属离子的氧化还原特性,替代或部分替代阴极和阳极发生的析氢和析氧反应,使一些金属在阴极上沉淀和回收,一些被还原的金属离子也可以根据需要在阳极上进行处理。氧化。

有研究人员自制离子膜电解槽,研究钝化液在铜生产过程中的可行性,既能回收铜和锌,又能将Cr3+氧化为Cr6+;研究人员以镀锌钝化液为处理对象进行了研究,确定了温度30~40℃、电压4.0V的最佳工艺条件。在此条件下,Cr2O72-氧化钝化液中质量浓度为29.06g/L的Cr3+电流效率可达50% ~60%,除锌量为0.2~0.3g/h。

3.4冶金废水处理

COMAT法是一种利用酸性硫酸盐介质浸出低品位铜的理想闭环工艺,但该方法仍产生硫酸铵废液,按照传统方法需要经过石灰处理后才能排出。铵被电化学分解为硫酸和氨,阴极室与阳极室被阴极膜隔开。

通电后,阳极室富集硫酸,阴极室产生氨水。

20世纪80年代初,一些研究人员开始采用离子交换膜电解技术回收钨酸钠溶液中的游离碱,并开始应用于工业;一些研究者也进行了一系列深入的研究。

探索性实验成功后,对电解体系的电解阳极、电解池结构、电解池组合模式等进行了深入研究,得到了一定的结果。在此基础上,以钨酸钠为原料进行了工业膨胀试验,表明连续运行模式有利于钨酸钠溶液膜电解脱碱工艺的稳定运行。在电流密度为60~65℃、1000A/m2时,原料溶液中游离碱的质量浓度为63.5g/L,去除率可达63.5g/L。80%,电流效率可达88%,具有工业实用价值;部分研究人员系统研究了离子膜在小型电解槽中电解钨萃取工艺废水时各种工艺参数对电解效果的影响,并比较了国内部分离子膜的应用效果。

冶金工业经常需要处理废碱液,并采用阳离子膜电解回收废碱液。工业废碱液中的阴离子(Cl-)通电后被困在阳极室中,K+或Na+通过阳离子膜进入阴极室。产生高浓度碱液。

4结论

综上所述,离子膜电解技术在某些领域取得了工业应用,特别是在氯碱等行业。虽然在废水处理的应用中还存在许多问题有待解决,但其独特的性能和实验室研究成果已显示出其巨大的潜力和前景。随着研究的深入,该技术必将成为一种通用的污水处理技术方法。因此,需要增加人力物力,研究独特工艺,建立实验工厂,使离子膜的应用和研究相互促进。