丙烯酸丁酯是重要的有机化工原料,其生产过程产生大量高浓度废水。该废水是典型的高含盐、高有机物、高毒性废水,处理难度大,通常与其他低浓度废水混合后进行生物处理或进行焚烧处理。当采用焚烧处理时,处理成本高,且由于废水含盐量高,易造成设备腐蚀结垢等问题。废水污染物以丙烯酸钠为主,因此具有显著的资源化潜力。采用双极膜电渗析技术从丙烯酸丁酯废水中回收丙烯酸和氢氧化钠,药剂消耗量少,可同时降低废水盐度、毒性和处理难度,回收丙烯酸和氢氧化钠具有回用于丙烯酸丁酯生产过程的潜力。该技术仍处于中试试验阶段,要在丙烯酸丁酯废水处理中实现工业化应用,必需解决电渗析离子交换膜污染的问题。在双极膜电渗析过程中,除离子在电场作用下的定向迁移过程外,还存在酸室氢离子向料室的渗漏、酸室弱酸分子向料室的扩散等过程。这些过程的存在将造成电渗析过程效率的下降。由于氢离子渗漏过程和酸室弱酸分子的扩散过程与阴离子交换膜特性密切相关,而膜污染会造成离子交换膜特性的改变,进而影响氢离子渗漏和乳酸分子扩散过程。另一方面,有机酸扩散和氢离子渗漏将影响离子交换膜状态及膜污染物质的状态,进而影响离子交换膜污染过程。因此,急需研究酸传质过程(氢离子渗漏、弱酸分子扩散等)与膜污染过程的相互作用关系。前期研究结果表明,聚丙烯酸钠是造成丙烯酸丁酯废水双极膜电渗析阴离子交换膜污染的重要污染物。该污染物可使阴离子交换膜面电阻升高、迁移数下降,进而造成整个双极膜电渗析的效率下降、能耗升高。该污染物为多价离子化合物,其存在形态与废水pH密切相关。本文在前期研究基础上,考察了阴离子交换膜上聚丙烯酸钠吸附量的影响因素,进而考察了聚丙烯酸钠吸附量对离子交换膜性能和双极膜电渗析过程的影响,得到如下主要结论。(1)随着水中聚丙烯酸钠浓度的升高,阴离子交换膜上聚丙烯酸钠的吸附量将增加,从而造成膜污染更加严重,进而造成阴离子交换膜面电阻增加,膜迁移数降低。当阴离子交换膜上聚丙烯酸钠吸附量由0增加至0.0068g/cm2时,阴离子交换膜面电阻由3.2Ω·cm2提高到16.8Ω·cm2,迁移数由78%降低至56%。(2)随着溶液pH由3升高到9,阴离子交换膜上聚丙烯酸钠吸附量随pH的升高而增加,膜污染加重。当pH为9以上时,pH对聚丙烯酸钠吸附量的影响不大。由于氢离子渗漏和弱酸分子扩散造成的料室溶液pH下降,不会加剧聚丙烯酸钠对阴离子交换膜的污染。(3)随着阴离子交换膜上聚丙烯酸钠吸附量由0增加到68mg/cm2,离子交换膜选择性下降,氢离子渗漏增加110%,0~40min电流效率由67.33%下降到43.33%,酸室溶液体积在电渗析后期的下降量增加13%,料室溶液pH下降更加严重,由4进一步下降到2.5。