电渗析水处理的基本知识 第三讲 电渗析器的调试和操作运行

沉淀结垢,是危及电渗析器安全运行的主要问题。膜表面的浓差极化,是产生沉淀结垢的主要原因。电渗析器运行时,在直流电塌的作用下,水中的阴、阳护离子分别在膜间进行定向移动,各自传递着一定数量的电荷,形成电渗析器内的操作电流。当操作电流过大(或隔室内水流状态不佳     

电渗析在化工行业中应用展望

简要介绍近几年电渗析技术在化工领域中浓缩海水制盐，纯水技术，化工过程等方面的研究和应用情况。     

电渗析中阴膜的受污

大多数天然水中合有带负电荷的胶体,在电渗析器中,这种胶体在阴膜表面沉淀析出,造成阴膜的“受污”。阴膜的受污都发生在膜的淡水室一侧,无机化合物的沉淀结垢如CaCO_3、MgCO_3、Mg(OH)_2、CaSO_4等都发生在阳膜浓水室的一侧,当多价离子或分子量较大的离子进入膜中井固定在膜中时,称为“中毒”。阴膜的“受污”是电渗析中一个较普遍的问题,它导致阴膜电压增高,电渗析效率降     

离子交换膜电渗析法浓缩海水在我国应用的探讨

本文以海洋开发工程深入发展的角度出发,从海水淡化和海水综合利用,浓缩海水直接制碱和制盐工业三个方面论述离子交换膜电渗析法浓缩海水在我国的应用价值。指出这项技术在我国是具有应用前景的。同时阐述随着离子交换膜性能不断提高,电渗析装置不断改进,以及与闪蒸法海水淡化工厂联合,与发电厂联合。都必将使此法能耗有较大辐度降低。离子交换膜电渗析法浓缩海水会显示出越来越大的优越性。     

离子交换膜技术在工业废水处理中的应用(一)

离子交换膜是电渗析技术的心脏。五十年代末叶,电渗析技术尚处于萌芽时期,许多国家都致力于这项工作的研究。自六十年代以来,由于离子交换膜的合成有了很大进展,质量及品种基本上能满足实用要求,电渗析技术才迅速发展起来。现在,有的国家将电渗析技术应用于大规模海水制盐,有些国家的干旱地区和天然资源废水区,则大规模用于含盐浓度500     

膜集成技术在煤化工高盐废水资源化中的应用

简要介绍了纳滤膜、正渗透、电驱动膜等膜工艺,采用杭州水处理技术研究开发中心研发的膜组合集成工艺技术,对煤化工高盐废水进行分盐、浓缩、结晶制盐和制酸碱等。应用结果表明:膜集成工艺可以大幅减少蒸发量,降低蒸发器投资与结晶分盐的难度,双极膜电渗析装置可以替代蒸发结晶单元,使液体盐转化为酸碱,回收利用,实现了煤化工高盐废水的资源化,使"零液排放"达到经济可行。     

从海水中制盐的方法

发明的申请范围以海水作为原料,将该原料海水用电渗析装置浓缩制取盐水。然后,在将该盐水制盐时,把从海水经电渗析装置出来的废温水或者盐水升温到一定温度作为原料海水,以该原料海水进行电渗析,以此为特征的从海水中制盐的方法。     

新型电渗析工艺的技术发展与应用

传统电渗析工艺在去除有害离子和脱盐领域虽具有明显的技术优势却也存在一定的技术限制。近年来,研究者相继开发了可原位产酸碱的双极膜电渗析、利用膜特性进行离子选择性分离的选择性电渗析、具有重组和浓缩离子能力的复分解电渗析、将化学差势能转化为电势差发电的逆电渗析等新型电渗析技术,同时又将光电池引入装置缓解了能耗问题。综述了各种新型电渗析技术的最新研究和应用领域,以期推动电渗析技术的应用发展。     

因电渗析极化引起的沉淀结垢及其处理措施

阐述了电渗析器极化产生的原因、危害及减少和消除沉淀结垢的措施。     

离子膜电渗析在高盐废水"零排放"中的应用、机遇与挑战

高盐废水“零排放”是当今很多企业需要面临的非常严峻的环保问题，而离子膜电渗析由于其独特的分离机制能够实现高盐废水中无机盐的分离、浓缩和资源化利用，从而实现水和盐的回收利用。本文综述了离子膜电渗析目前在高盐废水“零排放”盐浓缩工艺中的应用情况；展望了电渗析在高盐高COD废水中的应用前景以及新型的电渗析技术如选择性电渗析和双极膜电渗析在混盐分离和盐的资源化利用中的机遇；同时指出离子膜电渗析在大规模应用中仍存在很多挑战，如离子膜性能的提高、电渗析工艺的优化和电渗析设备的投资成本和能耗如何降低。本文将为高盐废水“零排放”提供新思路，同时为离子膜电渗析在高盐废水“零排放”中的规模化应用奠定基础。     

电渗析-真空膜蒸馏集成膜法回收离子液体

为了达到最大限度回收离子液体循环再利用的目的,用电渗析-真空膜蒸馏集成膜法浓缩低浓度质量分数（下同）为1%~5%的离子液体水溶液,实现了有效可操作的膜集成浓缩过程控制。分析了膜集成过程中电渗析施加电压、料液初始浓度和料液体积比等操作参数对优化工艺的影响,获得了此电渗析过程的最高浓缩浓度。当电渗析可浓缩[AMIM]Cl至最大浓度时,即可切换至真空膜蒸馏过程深度浓缩,最终可将[AMIM]Cl水溶液浓缩至48.2%。     

Threshold Flux for Vacuum Membrane Distillation to Concentrate Herbal Aqueous Solutions

Vacuum membrane distillation (VMD) is considered an effective method for concentration of herbal aqueous solutions (HAS). However, membrane fouling and flux decline are complex problems in such concentration processes. The concept of threshold flux was proposed for optimizing the membrane process. Whether it is useful for guiding optimization of the VMD process on HAS concentration needs further investigation. The Semen Raphani aqueous solution (SRAS) was taken as an example to investigate the membrane flux behavior during SRAS concentration by VMD. The results confirmed that the threshold flux concept is applicable to concentrate HAS by VDM. At or below the threshold flux, the total resistance was independent of the flux, while above it membrane fouling increased with higher membrane flux. Moreover, limiting the flux should be avoided in the membrane process because of strong fouling and flux decline.     

电渗析脱盐过程离子传递现象的数值模拟

建立了电渗析脱盐过程离子传递稳态模型,研究了离子电荷数、离子扩散系数和离子交换膜电导率对脱盐过程传质的影响,描述了离子浓度分布、电势分布和离子传递通量分布的变化情况。研究表明：相较于一价离子,二价离子在电渗析过程中膜两侧浓度差较小,跨膜电压降较高,各项传递通量较小;当离子扩散系数增大时,膜两侧浓度差减小,跨膜电压降升高,总传递通量和电迁移通量增大;当离子交换膜电导率增大时,膜两侧浓度差增大,跨膜电压降降低,各项传递通量均增大。     

膜分离技术在染料行业中的应用研究进展

介绍了粗制染料的脱盐与浓缩纯化生产的研究进展。膜分离作为一种清洁生产工艺技术,使合成染料的脱盐和浓缩同时进行,从而成功地得到高浓度、低盐的染料产品如活性染料、荧光增白剂和酸性染料等。在膜法治理染料废水方面,介绍了膜分离、预处理/膜分离组合和膜分离/氧化组合等3种工艺及其应用实例,并简要介绍了新型膜材料和膜过程的发展状况。     

直接接触式膜蒸馏过程的膜曝气强化

针对直接接触式膜蒸馏（direct contact membrane distillation,DCMD）过程存在的膜通量小及膜污染问题,设计了一种新型结构的膜蒸馏组件。以蔗糖溶液为处理液,考察了膜组件装填密度Φ、膜曝气量q、蔗糖浓度c与温度T₀对DCMD过程的影响。结果表明：随着Φ、q的增加,DCMD过程的膜通量先增大,后逐渐降低,Φ、q均存在最优值;随着c的增加,膜通量逐渐降低;随着T₀的增加,膜通量增大;对c为30%（mass）的蔗糖溶液进行DCMD法处理330 min时,膜曝气可使DCMD的初始膜通量J_initial提升24.7%、膜通量衰减率ΔJ降低55.0%,维持高膜通量的连续运行时间t₀延长4倍。主要原因是膜曝气强化了DCMD过程的传热传质,进而强化过程的分离性能;有效控制了DCMD过程的浓差极化,进而延缓过程的膜污染进程。研究结果有利于推进DCMD的工程化应用。     

一体式流化床膜反应器合成二甲基二氯硅烷

提出将陶瓷膜与流化床反应器耦合构成一体式流化床膜反应器,用于直接法合成二甲基二氯硅烷。实验考察了催化剂浓度、脉冲反吹对反应效率和膜分离性能的影响,并对反应前后的触体及陶瓷膜进行了表征。结果表明,催化剂浓度小于4%（质量）时,二甲基二氯硅烷的选择性均可维持在85%以上,硅粉转化率随催化剂浓度的增大而增大;催化剂浓度在4%～8%时,二甲基二氯硅烷的选择性随催化剂浓度增加而略有下降,当催化剂浓度大于8%时,二甲基二氯硅烷选择性明显下降。触体失活后粒径减小,硅粉表面积碳随催化剂浓度的增加而升高。陶瓷膜表面形成内外两层滤饼,内层滤饼主要成分为铜,外层滤饼主要成分为碳;不同催化剂浓度下,陶瓷膜对粉尘的截留率均可达100%,反应过程中跨膜压差随时间变化较小,脉冲反吹可增加硅粉转化率。     

Transport Phenomena of Chitosan Membrane in Pervaporation of Water-Ethanol Mixture

ABSTRACT

The pervaporation transport process of H₂O-EtOH solution was studied on a chitosan membrane and on a H₂SO₄ crosslinked chitosan membrane. The influence of concentration, temperature, and crosslinking was also studied. The dependence of permeation fluxes on feed concentration showed strong coupling effects existed in the permeation process. That the thermodynamic swelling—distribution relationship changed with the feed concentration also showed that a strong coupling effect existed in the thermodynamic swelling process. The permeation fluxes and thermodynamic swelling processes showed analogous relationships versus the concentration in the feed. The high swelling ratio and the high selectivity of the membrane in the thermodynamic swelling distribution process was the basis ofhigh flux and high permselectivity of pervaporation. With an increase of temperature, the permeation fluxes increased quickly, but the swelling ratio of water and EtOH in the membrane scarcely changed. This showed that an increase of temperature promoted the diffusion process but had little influence on permselectivity. The permselectivity of pervaporation depended strongly on the thermodynamic swelling process.     

协同场作用下钒离子在质子交换膜中的传质过程

研究了VO²⁺在Nafion117质子交换膜中的传质过程, 重点考察了不同操作工况下浓度场和电场的协同作用。定量了电场对钒离子透膜传质过程的影响大小, 并根据实验数据拟合出了VO²⁺在Nafion117膜中的表观电迁移率。结果表明:电场对高浓度电解液的离子透膜过程影响较大, 升高温度和增加电解液对流均强化了电场作用在钒离子透膜传质的影响, 加入的正向电场越强, 跨膜渗透越剧烈, 且电场因子随着时间的增加而增加。反向电场有利于缓解钒离子透膜传递过程。     

耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统性能优化

CO₂捕集作为温室气体排放控制的有效手段已成为重要研究课题。作为新兴捕集技术之一,低温CO₂捕集因产品纯度高、无附加污染等优势受到关注。然而,该技术能耗和捕集率对于气体中CO₂浓度十分敏感,对于高CO₂浓度气体可获得较高的CO₂捕集率和较低能耗水平。基于此,本文提出了耦合膜分离的新型CO₂低温捕集系统,通过膜材料选择渗透性实现待捕集气体CO₂浓度主动调控,并在最优浓度下进行CO₂低温捕集。首先基于不同传统低温捕集系统特点,对比分析了不同耦合系统模式,从而确定了最优耦合系统结构。针对最优耦合系统进行了运行参数优化,并分别基于实现系统捕集能耗最低与捕集率最高的目标,获得了膜渗透侧CO₂浓度与进气CO₂浓度间的关系式,为该耦合系统中膜组件选型提供指导。研究表明,本文提出的耦合系统捕集能耗为1.92MJ/kgCO₂,相比于传统单一低温系统捕集能耗可降低16.5%。     

L‐Lysine Monohydrochloride Syrup Concentration using a Membrane Hybrid Process of Ultrafiltration and Vacuum Membrane Distillation

The development of energy saving membrane separation processes is finding a unique position in process industries. One of the important areas where they are employed is the biotechnology industry. This industry has its own specifications and requirements, e.g., levels of diluteness, thermal, chemical and shear fragility. Membrane separation processes have the characteristics necessary to match these specifications and needs. In this research, the determination of the experimental concentration of L‐Lysine monohydrochloride (L‐lysine‐HCl) syrup was investigated using ultrafiltration (UF) and vacuum membrane distillation (VMD) hybrid membrane processes. Four parameters that are known to have significant influence on the UF process were examined, i.e., pressure difference across the membrane, feed concentration of L‐lysine‐HCl, feed velocity on the membrane surface, and pH. For the VMD unit, pressure difference and pH were replaced with feed temperature and vacuum pressure on the permeate side of membrane. Each process was carried out separately and the results were used to design a bench‐scale process. In order to save time and money, the Taguchi method of experimental design was employed. The effects of feed concentration, pressure difference across the membrane, feed velocity on the membrane surface, and pH on the target variable, i.e., the membrane flux, in the UF process were 39.93, 38.65, 9.36, and 9.59 %, respectively. For the VMD process, these values were 64.79, 22.16, 6.21, and 2.14 % for feed temperature, feed concentration, vacuum pressure on the permeate side, and feed velocity on the membrane surface, respectively.