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氯碱工业、制盐业均需要进行盐水的精制,陶瓷膜法盐水精制技术已实现了大规模的工业应用。盐水精制过程采用投加精制剂的方法,产生大量的碳酸钙沉淀,盐泥已成为氯碱工业的三废污染物,而不同形貌的碳酸钙颗粒应用广泛。因此本文旨在通过对盐水精制过程中碳酸钙形貌的控制及对膜分离性能的影响规律的研究,回收盐水精制过程的碳酸钙,以解决氯碱工业的废盐泥问题,实现资源化利用。论文主要研究了沉淀反应条件对碳酸钙颗粒形貌的影响规律;考察了碳酸钙形貌对陶瓷膜过滤纯水体系和盐水体系性能的影响;在陶瓷膜反应器中进行了连续盐水精制实验,考察了排浓周期、反冲以及反应温度对跨膜压差的影响。主要研究进展如下: ⑴碳酸钙形貌控制及对陶瓷膜过滤纯水体系性能的影响。实验考察了盐水浓度、反应温度、反应时间等对碳酸钙形貌的影响,采用SEM、XRD、粒径分析仪等对颗粒形貌进行分析;考察了颗粒形貌、膜操作参数等对陶瓷膜过滤纯水体系的性能影响。结果表明:控制反应条件可以得到不同形貌的碳酸钙颗粒。氯化钠浓度增大,碳酸钙颗粒形貌从方形向球性转化;饱和盐水中,反应温度的提高,碳酸钙颗粒形貌从球性向棒状转化。碳酸钙颗粒形貌对陶瓷膜的过滤性能有显著影响。球形碳酸钙颗粒体系的膜通量最大,棒状束碳酸钙颗粒体系的膜通量居中,方形碳酸钙颗粒体系的膜通量最小。膜孔径越大,粉体形状对通量的影响越大;粉体粒径与膜孔径比值的增大,膜通量增加;陶瓷膜的渗透通量随错流速度的增加而增大。 ⑵饱和盐水中碳酸钙形貌对陶瓷膜过滤性能的影响。考察了膜孔径、粉体形貌、膜操作参数等对陶瓷膜分离性能的影响。结果表明:膜孔径增大,粉体形貌的影响增大;操作压力、膜面流速、温度等增大,膜通量均增大,膜对碳酸钙的截留率大于99.2%,渗透液中钙离子含量小于2 mg/L。纯水体系的膜过滤通量大于饱和盐水体系的膜渗透通量,单管陶瓷膜的渗透通量大于多通道陶瓷膜的渗透通量。饱和盐水中含镁钙离子的比值增大,膜通量下降;碳酸钙颗粒体系的膜渗透通量是氢氧化镁体系的2倍。 ⑶碳酸钙形貌对膜反应器精制盐水过程的影响。考察排浓周期、反冲、反应温度等对陶瓷膜跨膜压差的影响。结果表明:膜反应器中,排浓周期对跨膜压差的增幅影响显著,排浓周期越长,跨膜压差的增幅越大,合适的排浓周期为40 min;反冲可有效控制跨膜压差的增长,反冲压力和反冲周期对反冲效果影响不大,合适的反冲压力为0.6 MPa、反冲时间为10 s;反应温度对碳酸钙的形貌影响较大,但对跨膜压差的增长影响不大;陶瓷渗透液的浊度低于0.1NTU。由于反应-分离的匹配条件控制不佳,连续盐水精制过程的盐水质量尚达不到一次精制盐水的要求。