進(jìn)水要求、噸水能耗、產(chǎn)品純度等往往是雙極膜電滲析系統核心考慮的因素。
工藝有時(shí)候是死的,但設計是相對是靈活的。
01 工業(yè)高鹽廢水系統
雙極膜的使用,很多人對進(jìn)水要求會(huì )有一個(gè)定性的理解,其中進(jìn)水水質(zhì)中二價(jià)及二價(jià)以上陽(yáng)離子含量需要基本去除,否則不可行。其實(shí)也并非如此,比如有色行業(yè)有些項目,其系統如下:
上述系統項目需求主要是回收銅、鋅,盡可能去除系統內的F、Cl,只要控制終點(diǎn)鹽室中的pH,即可以避免金屬離子形成氫氧化物沉淀,從而確保雙極膜系統在此條件下的運行穩定性。
工業(yè)高鹽廢水lingpaifang系統中,最終走工業(yè)無(wú)機鹽副產(chǎn)品的思路很多時(shí)候業(yè)主也不太認可,可大部分時(shí)候他們又無(wú)備選方案可選。雙極膜的出現則給他們帶來(lái)了新思路,這兩年有非常多的應用案例落地,在這些案例中,大部分都是納濾分鹽后,納濾產(chǎn)水氯化鈉部分進(jìn)行雙極膜電滲析,轉化成鹽酸和氫氧化鈉。
如果廢水是氯化鈉和硫酸鈉的混合物,雙極膜電滲析出水堿液為氫氧化鈉,酸液為鹽酸和硫酸混合物,而且這一結果貌似我們在不改變進(jìn)水的條件下,無(wú)法改變系統的出水。而顏海洋“In-Situ Combination of Bipolar Membrane Electrodialysis with Monovalent Selective Anion-Exchange Membrane for the Valorization of Mixed Salts into Relatively High-Purity Monoprotic and Diprotic Acids"一文中則分享了一種思路:
02 碳酸鹽與易結晶物料系統
廢水中若含有大量碳酸根,一般不建議進(jìn)入雙極膜電滲析系統,因為系統中碳酸根會(huì )結合H+產(chǎn)生二氧化碳氣泡,影響運行,容易造成燒膜。
某一溶液由有機酸鹽和碳酸鈉組成,傳統工藝主要采用連續離交工藝生成有機酸產(chǎn)品,實(shí)際生產(chǎn)面臨兩個(gè)問(wèn)題:1. 連續離交需要考慮離交廢水處理,且大量副產(chǎn)的無(wú)機鹽需要處理;2. 連續離交過(guò)程中排氣量大,影響設備處理能力和效果。
改造工藝則采用雙極膜電滲析,過(guò)程中控制鹽室的pH,控制碳酸根僅僅轉化為碳酸氫根,可以有效降低離交的負荷。其次工藝還可繼續延伸,當碳酸鈉轉化為tansuanqingna時(shí),它被剝離出系統,tansuanqingna而又可以分解成碳酸鈉和二氧化碳,再進(jìn)雙極膜。
現在有機鹽產(chǎn)品的雙極膜清潔生產(chǎn)案例應用越來(lái)越多,其中溶液組成和性質(zhì)具有特殊性的類(lèi)似系統不少,過(guò)程中需要控制核心工藝參數。
比如酒石酸鈉的雙極膜系統,在30℃條件下,酒石酸溶解度為156g,酒石酸一鈉為11g,酒石酸二鈉為60.9g,顯然這個(gè)雙極膜系統,其核心的點(diǎn)是酒石酸一鈉的溶解度,系統可以考慮降低物料進(jìn)水濃度,或者控制系統的轉化終點(diǎn)。
03 要求高純度的系統
高鹽廢水的無(wú)機鹽資源化做成酸和堿,酸堿的濃度、品質(zhì)等會(huì )受到關(guān)注。有機鹽的清潔生產(chǎn)過(guò)程,有機產(chǎn)品的純度、酸堿液純度會(huì )受到關(guān)注。這個(gè)絕大部分取決于雙極膜電滲析系統所配套的雙極膜、陽(yáng)膜、陰膜的性能,其次它也受工藝設計的產(chǎn)品濃度等工藝因素影響。
以TPAOH的生產(chǎn),除了常規的電解法,目前還有雙極膜電滲析工藝,可以?xún)筛羰液腿羰?。電解法存在膜的使用壽命、系統占地和規模受限等問(wèn)題,雙極膜電滲析則會(huì )遇到TPAOH純度的問(wèn)題。
TPABr用傳統的二隔室雙極膜工藝,產(chǎn)品要求轉化chedi,TPAOH產(chǎn)品中盡量不含Br,所以二隔室雙極膜工藝要求較高,實(shí)際工藝系統做出來(lái)的TPAOH產(chǎn)品中含有800-1000ppm的Br離子。
而余杰的上述研究發(fā)現,基于結果原因的分析,他將雙極膜的組裝形式做一些調整,最終有效地降低TPAOH產(chǎn)品中Br的含量(約400ppm)。
工業(yè)系統高鹽廢水資源化的雙極膜電滲析應用,其變化的形式相對單一?;ぎa(chǎn)品清潔生產(chǎn)系統雙極膜的應用則比較多樣化,需要結合前端生產(chǎn)和客戶(hù)需求來(lái)進(jìn)行設計,這種往往最終能形成有競爭力的新的生產(chǎn)工藝。
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