电渗析技术在零排放中的应用

零排放包含膜浓缩与蒸发结晶两个重点单元,而常用的膜浓缩技术包含高压反渗透、正渗透、电渗析.电渗析及双极膜电渗析技术以其在常温常压下可以达到高的浓缩终点和由盐制备酸碱的特性,在零排放膜浓缩中有很好的应用前景.在张家港工业园区的中试结果表明,电渗析可以有效降低进入热蒸发的水量,而双极膜电渗析可以将部分废盐溶液制成酸碱溶液在现场直接回用,实现了废盐资源化.     

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.     

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.     

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.     

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%.     

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.     

以络合金属作催化剂的双极膜制备及电学性能

基于国内尚没有市售的良好双极膜,本研究以氯甲基化聚砜和磺化聚苯醚作为双极膜的阴阳膜层,在双极膜中间界面层固定络合金属作为催化剂,分别利用SnSO4、CrCl3、NiSO4作为催化剂制得3种双极膜,并与不添加任何催化剂制得的双极膜进行了比较.实验表明,络合金属对双极膜水解离有很好的催化作用,当中间界面层含有络合金属催化剂时,双极膜的水解离电势大大降低,并得到3种络合金属的催化活性为:Cr3+>Ni2+>Sn2+;过多催化剂用量会使双极膜的膜电阻增加;络合金属催化剂对双极膜的选择透过度影响不大,可以忽略;双极膜中间界面层中的络合金属催化剂与阴阳膜面的附着力不强,在酸碱环境中有些出现脱落或溶解.     

双极性膜电渗析法转化对甲基苯磺酸钠盐的工艺条件研究

通过双极性膜电渗析法,把d-对羟基苯甘氨酸生产中产生的对甲基苯磺酸钠盐转化为对甲基苯磺酸和氢氧化钠．实验对比了两室双极性膜电渗析和三室双极性膜电渗析工艺的优劣．根据比较,确定了处理实际料液时的最佳转化条件为：将两室法转化和对羟基苯甘氨酸(p-HPG)的溶解过程耦合进行．并在此基础上,提出了改进d-对羟基苯甘氨酸生产工艺的方法。