石墨廢水雙極膜電滲析制酸、堿技術(shù)

1、基本信息

1.1 物料信息

石墨化學(xué)提純工藝產(chǎn)生的廢水，經(jīng)預(yù)處理后氯化鈉的含量為4%左右、硝酸鹽1870mg/L，含有20ppm的氟離子。

1.2 試驗?zāi)繕?/span>

通過均相膜電滲析對廢水進行濃縮至140g/L，淡水小于10g/L；濃水進雙極膜電滲析得到兩個當量的酸、堿。

2、試驗方案

2.1 試驗原理

試驗采用均相膜電滲析處理水洗液，在電場作用下，水中的Na+透過陽離子交換膜，Cl-透過陰離子交換膜，從淡水室遷移到濃水室，實現(xiàn)對鹽溶液的濃縮，詳見圖1。

3隔室雙極膜電滲析（圖2）原理在于，當雙極膜兩端施加反向電壓時，陰陽離子交換層中的離子將分別通過陰、陽層向主體溶液遷移。于是BP中間界面層出現(xiàn)了強電場的狹窄區(qū)域，此時，水分子快速解離生成H+和OH-遷移到主體溶液之中，消耗的水分子通過擴散作用由膜外溶液向中間界面層補充。遷移到主體溶液中的H+和OH-分別與穿過陰、陽離子交換膜的Cl-、Na+結(jié)合，在酸、堿室生成HCl和NaOH。

試驗過程中通過電導(dǎo)率確定鹽濃度，并以能耗、處理量等參數(shù)進行分析。

2.2 試驗方案

均相膜電滲析對廢水進行脫鹽濃縮至140g/L后濃水進入雙極膜電滲析制酸堿，淡水經(jīng)反滲透濃縮后回到原物料，產(chǎn)水回用；雙極膜電滲析鹽水濃度降至50g/L左右時回到原物料，堿液蒸發(fā)得片堿，酸液濃縮后繼續(xù)用于浸泡石墨。

2.3 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備如表1所示。

2.4 檢測方法

具體檢測方法如表2所示。

3、結(jié)果與討論

物料預(yù)處理的檢測結(jié)果如表3所示，試驗前由于樹脂未活化故濃縮后對物料進行除硬。濃鹽水過濾后未檢測到Ca、Mg的存在。

濃縮及雙極膜試驗結(jié)果匯總?cè)绫?/span>4所示。試驗共處理5L廢水，濃縮終點濃水電導(dǎo)率為162.2mS/cm，TDS為140.7g/L；淡水電導(dǎo)率9.8mS/cm，TDS為7.6g/L。雙極膜試驗產(chǎn)堿濃度為1.97mol/L、酸濃度為2.08mol/L。

4、結(jié)語

本次試驗主要考察均相膜電滲析濃縮該股石墨廢水并用雙極膜制酸堿。試驗結(jié)果顯示，均相膜電滲析工藝可行，試驗過程中沒有發(fā)生膜污染的情況。經(jīng)濃縮后的鹽溶液中的金屬離子可經(jīng)螯合樹脂完全去除。

濃縮試驗中1臺AC50-120設(shè)備每小時能夠處理1.65t（1.64m3）物料，處理物料能耗為14.3kWh/t，若以膜堆凈電壓記，單位處理能耗為6.2kWh/t；過濾后的廢水TDS為46.5g/L，濃水140.7g/L、淡水7.6g/L。

雙極膜試驗中產(chǎn)堿濃度為1.97mol/L、酸濃度為2.08mol/L。處理濃鹽水能耗為183.96kWh/t，若以膜堆凈電壓記，單位處理能耗為121.08kWh/t；其中堿凈能耗為2186kWh/t（不含水泵）。

因此，均相膜電滲析結(jié)合雙極膜用于石墨工業(yè)的廢液處理，對廢水進行預(yù)濃縮并資源利用，比傳統(tǒng)的蒸發(fā)系統(tǒng)資源化效果顯著，而且產(chǎn)生鹽酸和氫氧化鈉，減輕了環(huán)境污染，既實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，保護了環(huán)境，又產(chǎn)生了可觀的收益，達到經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙提高，解決了石墨工業(yè)的制約，促進環(huán)保產(chǎn)業(yè)資源化發(fā)展。（來源：浙江沐源環(huán)境工程有限公司）