论文部分内容阅读
对氯化铵废水双极膜电渗析(BMED)酸碱再生技术进行研究,考察了初始盐溶液浓度、电流密度、盐室体积、膜材料、膜堆组成、离子竞争性迁移、膜污染物等对该双极膜电渗析体系中产酸与产碱浓度、单位能耗和电流效率等的影响,证明了氯化铵废水双极膜电渗析酸碱再生技术的应用可行性,并获得一些新的研究结果。具体如下:(1)氯化铵废水BMED体系的影响因素研究表明,初始氯化铵溶液浓度越高,酸碱产量越高、电流效率越大、单位能耗越低。在电流密度为48 mA?cm-2时处理110 g?L-1的NH4Cl溶液,产生HCl和NH3?H2O的浓度可分别达到57.67 g?L-1和47.85 g?L-1。当盐室中的氯化铵浓度低于拐点浓度8000 mg?L-1时,会导致恒电流条件下的膜堆电压迅速增大,该体系能耗显著增加。因而低浓度氯化铵溶液不再适合采用双极膜电渗析体系处理。增大盐室的体积可提高最终产酸碱浓度,并增大电流效率,降低单位能耗。此外,增大酸室和碱室的原始酸或碱浓度,可提高酸碱最终产量,但其生产速率降低。同三室体系相比,由双极膜+阴膜构成的两室体系可以加快产酸速率、增大电流效率、降低单位能耗。(2)BMED体系中膜材料的性能与稳定性研究结果表明,双极膜BP-1E和FBM在膜堆电压、酸碱产量、电流效率和单位能耗等方面表现出较好的性能。膜组合FAB-FBM-FKB的产酸/碱速率相对较快,AHA-(BP-1E)-CMB较其他两个膜组合单位能耗更低、电流效率较高。分别考察阴离子交换膜和阳离子交换膜在强酸和强碱溶液中的稳定性,发现在酸或碱浸泡后AHA在接触角和膜电阻方面变化较小,FKB在表面形貌、膜电阻和接触角方面都变化较小,因此认为这两种离子交换膜更适用于双极膜电渗析体系。(3)考察含氨氮混盐BMED体系中Cl-和SO42-的竞争性迁移情况,发现在反应的初始阶段Cl-的迁移占主导地位,而随着(NH4)2SO4浓度比例的增加,Cl-的迁移速率逐渐减小,SO42-迁移速率逐渐增大。随着盐室中NH4Cl含量的增加,产HCl的电流效率值增大、单位能耗降低。表明两种离子的竞争性迁移与离子浓度和离子价态密切相关。(4)探讨模型污染物对氯化铵废水双极膜电渗析的影响,发现十二烷基苯磺酸钠可以对阴离子交换膜造成较严重的影响,导致膜电阻增大,SEM照片发现其膜表面形成明显污染,能谱分析发现膜表面S含量明显升高。当废水中CaCl2浓度较低时对BMED体系性能无明显影响,但当其浓度增大到400 mg?L-1时,可使电渗析膜体系堆电压增大,而且阳膜表面Ca2+离子含量明显增大。因此,氯化铵废水采用双极膜电渗析技术处理需要预脱除废水中的有机物和高价离子等杂质。