均相电渗析膜堆淡化性能测试与分析

为了进行均相电渗析测试分析以及设计选型需要,采用国产均相电渗析TRHE-JACM-5W-12060/100膜堆,通过装配自控式中试实验机,测试不同盐、不同电流及电压、不同流速状态下的单程脱盐率,计算出相应的电流效率及吨水能耗,并得出了膜堆的脱盐基本规律.低浓度淡化均相电渗析膜堆的单程脱盐率随着进水盐含量的降低而升高;随着电流密度的增加而升高;随着膜表面流速的降低而升高;与进水盐种类也有关,基本的脱盐率大小规律为:NaClNa_2SO_4(NH_4)_2SO_4NaCl+Na_2SO_4NaCl+MgSO_4NH_4ClNaHCO_3MgSO_4.以3 000 mg/L的NaCl为原料液,膜表面流速为4 cm/s,平均每对跨膜电压为0.5 V时,电流密度可以达到0.5 A/m~2,单程脱盐率可以达到32%,本体直流能耗为0.23 kW·h/m~3;当平均每对跨膜电压为0.8 V时,单程脱盐率可以达到55%,本体直流能耗为0.7 kW·h/m~3.     

国产双极性膜及其电渗析装置

介绍了国内双极性膜的生产和应用情况.国内生产的双极性膜具有优良的电化学性能,在0.5 mol/L硫酸钠溶液中,25℃时,10～100 mA/cm2电流密度下,跨膜电压降在0.9～1.8V之间.价格也远比国外BP-Ⅰ型双极膜便宜.同时,介绍了国内双极性膜电渗析装置可以从不同盐类直接分离酸和碱,分离每吨酸电耗在1 500～2 500 kWh范围.因此国产双极性膜可以完全满足国内市场的需要.     

双极膜电渗析法处理磷石膏分解液制硫酸联产轻质CaCO_3

利用双极膜电渗析技术处理磷石膏分解液制备硫酸联产轻质碳酸钙,实现了硫元素在湿法磷酸生产过程中的循环利用.以磷石膏为原料,碳酸氢钠和氢氧化钠为沉淀剂,十二烷基磺酸钠和柠檬酸三钠为添加剂,采用复分解法反应,研究了磷石膏在不同条件下钙离子的转化率,并用激光粒度仪、XRD和SEM对所得轻质碳酸钙进行了表征.同时将复分解反应分解液硫酸钠溶液用双极膜电渗析进行处理以制备硫酸,研究了操作电压对电渗析过程中的电流效率、能耗、硫酸浓度等指标的影响.结果表明,磷石膏中钙离子的最佳转化率条件为反应时间120 min、反应温度40℃、磷石膏与碳酸氢钠摩尔比为1∶1.3、磷石膏与氢氧化钠摩尔比为1∶1.2、磷石膏质量浓度为50 g/L,在该条件下钙离子转化率为98.13%;分别添加1.5%十二烷基磺酸钠、1.5%柠檬酸三钠时,产品碳酸钙平均粒径均最小,分别为12.86和10.45μm,且添加剂为柠檬酸三钠时得到的轻质碳酸钙属于六方晶系,为方解石晶型轻质碳酸钙,粒径分布相对均匀,出现一定的团聚现象;操作电压为20 V时,电渗析过程最高效、经济,电渗析时间160 min,硫酸浓度可达0.226 mol/L,磷石膏中SO■回收率超过80%,电流效率为70.10%,能耗为0.310 6 kW·h/mol.     

二室双极膜电渗析器在低浓度二氧化硫净化工艺中应用的可行性

介绍了双权膜电渗析器在低浓度二氧化硫烟气净化中的应用，用国产双极膜和阴、阳离子交换膜组成二室双权膜电渗析器，考察了双极膜的性能，得出在高电流密度96．09mA/cm^2和1．2—1．7V的膜电压下，能获得较高的电流效率(80％一100％)和较快的转化速率．提出了国产双权膜存在的问题和今后研究的方向．     

双极膜电渗析法脱除脱碳有机胺中热稳定性盐

采用二隔室双极膜电渗析设备对含有甲酸胺热稳定性盐的乙醇胺溶液进行再生,考察了电压、料液流量、酸室硫酸钠质量和温度对甲酸根脱除率、乙醇胺损失率、单位能耗和电流效率的影响,获得了最优实验操作参数为膜对电压1.7 V、料液流量25 L/h、酸室硫酸钠质量0.4 g、温度为常温;在优化实验条件下,甲酸根脱除率可达77.52%、乙醇胺损失率1.68%、单位能耗280.32 kJ/mol、电流效率52.39%.利用双极膜水解离化学反应模型和电压-流率模型对实验机理进行了初步推导,结果表明,其甲酸根脱除率随电压和料液流量增大而增大、随酸室硫酸钠质量增加先增大后减小,温度对甲酸根脱除率的影响则很小,此结果与实验现象吻合良好.     

双极膜电渗析质子渗漏相关因素的分析

采用恒流三室双极膜电渗析方式,利用同一种阴离子交换膜和两种不同型号的双极膜对Na2 SO4溶液再生H2 SO4和NaOH过程中酸室H+离子渗漏进行了研究,分析了双极膜及电渗透水通量与双极膜电渗析(BMED)再生酸碱中酸室H+离子渗漏的相互作用.实验结果表明:在相同电流密度条件下,双极膜的膜电阻越小,酸室电渗透水的通量越大,进而酸室质子渗漏的百分数越小.酸室H+渗漏携带的水量仅为酸室渗漏“逃水”水量的一部分.     

双极膜电渗析解离NaCl清洁制备酸碱的实验研究

采用国产双极膜、均相阴、阳离子交换膜交替排列构成的三隔室双极膜电渗析(BMED)构型,以NaCl为原料制备NaOH和HCl.研究了电流密度、原料液浓度和电极液浓度对BMED操作性能的影响,并对两种不同的均相阳膜进行了对比考察.结果表明:在电流密度30mA/cm2,NaCl原料液浓度为1.5 mol/L的条件下,实验范围内NaOH的收率可达80.19%,其收率和能耗随电流密度的增大而增加;电流密度恒定时,较高的原料液浓度利于保持更小的膜堆电阻,过程能耗相应降低;本实验条件下,极室Na2SO4溶液在1%~2%的低浓度范围内时,过程运行效果较3%~4%的高浓度更优.采取进一步向原料室持续补充10%NaCl的操作时,5h后产品NaOH浓度可提高至10%左右,较间歇式操作时的4%水平有显著提高.     

操作条件对双极膜电渗析性能和膜污染的影响

采用正交试验设计法研究双极膜电渗析处理味精等电母液时的过程性能和膜污染,连续5批试验,考察了操作电流、流速、温度和酸室初始浓度对电渗析性能(硫酸根的平均再生率、能耗总和)和膜污染(膜湿重及能耗增加量)的影响.通过极差分析和方差分析确定操作电流是极显著影响因素,流速和温度是显著影响因素.其最佳操作条件为电流4.0 A,流速10cm/s,温度35℃,酸室初始浓度0.05 mol/L.     

双极膜电渗析制备琥珀酸

采用三室型双极膜电渗析从琥珀酸钠制备琥珀酸,考察了电流大小对电渗析过程中操作电压、琥珀酸浓度、电流效率和能耗等技术指标的影响.在2.0 A的最佳操作电流下,对1 L浓度为0.5 mol/L的琥珀酸钠进行处理.实验结果表明:产生的琥珀酸质量浓度可达52.55 g/L,平均能耗为3.24 kW·h/kg,电流效率可达88%.     

静电纺丝法制备PVA-SA-CuTsPc纳米纤维改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜

分别用Fe3+离子和戊二醛作为交联剂对羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)阳膜层和壳聚糖(CS)-聚乙烯醇阴膜层进行改性,利用静电纺丝法制备聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)纳米纤维纺丝,引入中间界面层,制备CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA双极膜(BPM),并用扫描电镜、接触角测定仪,电流密度-槽电压关系曲线、交流阻抗谱等对制备的双极膜进行了表征。研究结果表明,经PVA-SA-CuTsPc纳米纤维纺丝改性后,CMC-PVA阳膜表面亲水性增强,双极膜的中间界面层水解离效率提高,膜阻抗和槽电压下降。当电流密度为90 mA/cm2时,CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA(w(CuTsPc)=3.0%)双极膜的电阻压降(即膜IR降)仅为0.5 V。     

PAAS-CMC/Mel-CS双极膜的制备及性能

分别以聚丙烯酸钠(PAAS)和Cr3+改性羧甲基纤维素钠(CMC)阳离子交换膜层,以三聚氰胺(Melamine)和戊二醛改性壳聚糖阴离子交换膜层(CS)制得PAAS-CMC/Mel-CS双极膜(BPM).该双极膜具有较高的离子交换容量、离子渗透性,较低的交流阻抗和工作电压.以该双极膜组装的电槽电压明显低于未经改性的mCMC/mCS BPM膜电槽.当阴阳两膜层中添加的PAAS和质量分数为8.0％的三聚氰胺,工作电流密度达80 mA/cm2时,电槽的工作电压仍小于5.3V.     

双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展

双极膜电渗析技术能直接将水解离为H 和OH-,因而能在不外加酸的情况下使有机酸盐转化为有机酸,且不产生任何废液.这一特殊的优势是传统工艺中的酸化沉淀法、离子交换法和普通电渗析无法比拟的.近年来,双极膜在柠檬酸和乳酸等有机酸生产中的应用研究进展迅猛.因此现谨就双极膜电渗析技术的原理、与传统工艺相比的优势、在实验和生产方面的研究进展和对未来的展望作一综述,以指导相关的研究工作.     

电渗析组合反渗透过程处理头孢氨苄酶法母液废水的研究

利用电渗析技术脱除头孢氨苄酶法母液废水中的盐分,研究了操作电压、浓缩室与淡化室流速比、温度等因素对电渗析脱盐过程的影响,并研究了反渗透膜法处理脱盐母液废水的膜通量变化趋势。实验结果表明,当淡化室、浓缩室流量均为500 L/h(流速比1∶1),操作电压为25 V,温度30℃时,电渗析在高效脱盐的同时具有理想的有机物截留率达99.50%以上,能耗3.65 kW.h/kg;反渗透膜法在处理脱盐母液废水时,膜通量衰减较慢,水回收率达到75.67%。实验结果表明,利用电渗析、反渗透组合工艺处理头孢氨苄酶法母液废水具有良好的可行性。     

双极性膜电渗析法制备γ-氨基丁酸

通过对双极性膜电渗析转化γ-氨基丁酸(GABA)过程的研究,确定了三隔室电渗析工艺的可行性,并利用双极性膜电渗析装置,将γ-氨基丁酸钾盐转化为GABA和KOH.最终结果表明,经三隔室双极性膜电渗析转化和冷却结晶后,可以得到纯度为99%以上的γ-氨基丁酸结晶以及2.5%以上的粗氢氧化钾溶液,对于粗品γ-氨基丁酸溶液双极性膜电渗析转化过程,平均电流效率在60%以上,电耗为2kW.h/(kg GABA).     

电化学及热处理氧化对商业纯钛耐蚀性能的影响

利用电化学氧化、热处理氧化对商业纯钛进行表面处理.不同的氧化电压和时间将产生不同形貌的氧化钛膜,电压过大时会生成很多的瘤状氧化物.热处理氧化后,钛表面生成均匀金红石和锐钛矿型混合氧化物膜,并且氧化膜下会出现Ti-O固溶体构成的渗氧层.在酸性含氯溶液和碱溶液中比较不同处理后钛板的腐蚀性能,在2种腐蚀介质中所有材料均随电位升高进入钝化区.在酸性溶液中,电化学氧化处理后钛板的腐蚀电流、维钝电流密度最小;在碱性溶液中,虽然热处理氧化对应维钝电流密度最小,但其钝化电位区间比电化学氧化对应电位区间窄.扫描电镜分析表明,热处理氧化膜随电位升高局部出现破损,而未经过表面处理的钛板,局部区域发生沿晶腐蚀.     

TA2纯钛材阳极氧化着色工艺

对钛及钛合金进行阳极氧化处理可提高其作为生物医用材料的性能.将TA2纯钛片在磷酸、葡萄糖酸钠混合溶液中阳极氧化得到不同颜色的氧化膜,研究了电解液配方、阳极氧化工艺参数(电压、电流密度、氧化时间、电解液温度)、基材酸洗前处理以及氧化膜封孔后处理对氧化膜质量的影响.结果表明:磷酸浓度影响膜层的均匀性和颜色深浅,葡萄糖酸钠浓...     

不同双极膜和离子交换膜电渗析提取琥珀酸的性能对比

琥珀酸作为一种重要的C4平台化合物,可以直接用于表面活性剂、离子螯合剂等化学产品的制备,其30多种衍生物具有更广阔的应用领域.鉴于双极膜电渗析能成功将琥珀酸钠转换成琥珀酸,对比研究了两种双极膜及两种离子交换膜提取琥珀酸的差异.研究结果表明,使用双极膜BPM-2时,琥珀酸回收率在90%以上,能耗在4kW·h/kg以下,电流效率大于80%.此外,两种离子交换膜相比较,性能上没有太大差别.     

基于电渗析技术的CO2吸收剂再生过程研究

针对电渗析法去除热稳定性盐(heat stable salt,HSS)过程的胺损失问题,通过对比二室电渗析、三室电渗析和双极膜电渗析这3种膜堆构型的电渗析设备,在固定实验条件下研究失活胺液再生过程,考察了HSS去除率、再生胺能力、能耗、电流效率等重要性能指标。结果表明,不同的膜堆构型在运行过程有较大差异,且三隔室电渗析性能最优。在保证其他性能的前提下,胺损失率降低为常规电渗析的42.7%。研究结果不仅可以加深对电渗析技术再生有机胺的理解,还可以为吸收剂再生处理技术的使用和推广提供理论支持。     

电参数对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr镁合金微弧氧化膜的影响

针对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr高强耐热镁合金,采用微弧氧化工艺制备了表面防护层,研究了电流密度、电压、频率以及占空比等电参数对膜层厚度及形态的影响规律.研究表明,电压对氧化膜厚度影响显著,电流密度对氧化膜厚度有影响但不显著,占空比和频率对氧化膜厚度影响较小.随着电流及电压的增加,膜层表面微孔的尺寸逐渐增大;随频率和占空比的增加,膜层表面微孔的尺寸先增大后减小.     

膜电解法制备纯氯化镍溶液的研究

介绍了以金属镍板为原料采用膜电解法制备纯氯化镍溶液的工艺.研究了电流密度、温度、极距、膜支撑方式等对电解制备氯化镍溶液过程的影响,并进行了长时间连续运行扩大试验.在电流密度为400A/m2,极距为18mm,膜靠向阴极的条件下电解,电流效率大于96%,平均槽电压小于2.3V,电溶1t镍的能耗小于2170kW.h,得到的纯氯化镍溶液pH约为5,Ni2 浓度大于80g/L;膜对镍的截留率大于99.5%.