离子交换水软化技术研究与应用进展

离子交换法是目前最常见的水软化技术之一，其基于可逆的离子交换反应将溶液中的硬度离子选择性去除，属于典型的特种分离过程。本文介绍并总结了离子交换水软化的基本原理、水软化用离子交换树脂的结构和分类、离子交换水软化技术研究和应用，并针对离子交换水软化存在的问题提出了相应的解决思路。     

电渗析苦咸水淡化技术研究进展

电渗析苦咸水淡化技术具有脱盐效果好、成本较低、绿色环保等优点,但存在制膜工艺繁琐、传质模型不够精确、能效有待提升等问题。本文首先分析了苦咸水电渗析用离子交换膜的制备及改性方法,对膜材料存在的问题进行了探讨。综述对比了苦咸水电渗析在简化模型、理论模型、半经验模型方面的原理及最新进展,系统总结了常规苦咸水电渗析过程的运行方式和工艺优化策略,并进一步介绍了以新型电去离子、冲击电渗析、可再生能源驱动电渗析为代表的新型电渗析过程在苦咸水淡化方面的原理及应用。在此基础上,提出了今后的研究方向集中于降低制膜成本、优化传质模型、探究集成膜法淡化工艺以及新型电渗析过程等方面。     

双极膜电去离子过程制备四甲基氢氧化铵

采用酸室填充离子交换树脂的双极膜电去离子(BMEDI)装置,以四甲基氯化铵(TMAC)为原料制备四甲基氢氧化铵(TMAH).研究了树脂体积比、电流密度和原料浓度对TMAH制备过程的影响,并对2种不同的均相阴膜进行了对比考察.结果表明,在电流密度40 mA·cm-2,原料TMAC浓度0.1 mol·L-1的条件下,TMAH转化率可达91.2%.电流密度提高,TMAH转化率和过程能耗随之增大,在更高的原料浓度下可获得更高的电流效率,酸室填充100%阴树脂效果较好.此外,与JAM-10膜相比,UTX-UIF-A膜的面电阻较小,取得了更佳的试验效果.     

复分解电渗析清洁生产谷氨酸钠新工艺

谷氨酸钠（sodium glutamate,NaGA）是味精（monosodium glutamate,MSG）的主要成分,其传统生产方法为"等电点结晶-酸碱中和"法,传统工艺存在工艺流程长、酸碱消耗大、环境污染严重等问题,而且其谷氨酸钠产品液浓度尚未达到结晶工艺所需的浓度。为此本文提出复分解电渗析离子重组工艺来清洁生产谷氨酸钠,并对该工艺进行了实验验证及过程优化。复分解电渗析可实现原料液的一步转化,直接获得高浓度谷氨酸钠产品液,在优化条件下,最终产品液浓度为1.79mol/L （约30.2%）,转化率为91.2%,能耗为2.98kW·h/kgNaGA,其副产（NH₄）₂SO₄可作为生产铵肥的原料,不存在二次污染。此工艺具有工艺流程短、酸碱零消耗、无二次污染的优点,而且所得谷氨酸钠产品液浓度达到了结晶工艺所需的浓度要求,这对电驱动膜过程在味精产业的应用具有重要意义。并通过对树脂填充床电渗析与普通电渗析、均相离子交换膜与异相离子交换膜的比较实验,验证了选用异相膜树脂填充床电渗析生产谷氨酸钠的合理性。     

HIGH—PURITY WATER PRODUCTION BY RO／EDI SYSTEM

Electrodeionization(EDI),also known as continuous deionization(CDI)and packed-cell electrodialysis,is a novel hybrid separation process combining ion-exchange resin with ion-exchange membrane in one unit.The EDI process was discovered in the 1950's［1，2］in laboratory,the first commercial apparatus for the production of high-purity water was available in 1987［3］.Now the EDI technology has been found and will be continuously found its great applications in many engineering fields. In EDI,the dilute compartments are filled with mixed-bed ion-exchange resins,which enhance the transport to the membranes under the force of a direct current.The ion transport is almost entire through the ion-exchange resins and is not effected through the water.Under certain conditions,water-splitting reaction occurs in the dilute chambers and then the relative high concentrations of H+ and OH- are able to regenerate the resins continuously, With the unique “electroregeneration",the EDI unit can be considered as a mixed-bed ion-exchange column with continuous regeneration.and therefore is capable of deep deionization.Comparing with electrodialysis and ion exchange respectively,EDI has put up much superiority in water desalination. In our experiments,the processes for production of high-purity water from tap water are consisted of pretreatment (with ultrafiltration,active carbon and 10 μm-filtration),RO and EDI.     

EDI过程处理低浓度重金属离子废水的研究

为处理低浓度重金属离子废水,对常规的用于超纯水生产的EDI内部构造进行了适应性改进.以模拟的低浓度含镍废水为研究对象,研究了填充树脂类型对过程分离性能的影响.结果表明,使用大孔型强酸强碱性混床树脂较凝胶型树脂能有效强化过程传质.     

双极膜电渗析解离NaCl清洁制备酸碱的实验研究

采用国产双极膜、均相阴、阳离子交换膜交替排列构成的三隔室双极膜电渗析(BMED)构型,以NaCl为原料制备NaOH和HCl.研究了电流密度、原料液浓度和电极液浓度对BMED操作性能的影响,并对两种不同的均相阳膜进行了对比考察.结果表明:在电流密度30mA/cm2,NaCl原料液浓度为1.5 mol/L的条件下,实验范围内NaOH的收率可达80.19%,其收率和能耗随电流密度的增大而增加;电流密度恒定时,较高的原料液浓度利于保持更小的膜堆电阻,过程能耗相应降低;本实验条件下,极室Na2SO4溶液在1%~2%的低浓度范围内时,过程运行效果较3%~4%的高浓度更优.采取进一步向原料室持续补充10%NaCl的操作时,5h后产品NaOH浓度可提高至10%左右,较间歇式操作时的4%水平有显著提高.     

浅水钻探工作平台的改进与推广应用

为了更好地满足水域、沼泽和水陆交互带的地震勘探需要,研制开发了10套浅水钻探工作平台。针对该平台存在的体积和质量较大、下药困难等问题,从平台自航能力、搬迁和运输及提高下药准确率等方面加以改进,形成了浅水钻探工作平台系列,推广应用证明,平台增加了自航能力,提高了工作效率和安全性,减轻了工人劳动强度,一次性下药合格率也得以提高。     

新型聚醚砜-磺化聚醚砜共混膜的性能研究

以浓硫酸为聚醚砜(PES)的溶剂和磺化剂,制备磺化聚醚砜(SPES)。选取磺化度(DS)为14%的SPES溶液,制备PES-SPES共混膜,考察了共混膜的脱盐效果和抗污染性能。结果表明,共混膜的基质材料中,随SPES、PES的质量比的增加,共混膜表面膜孔径增大,断面结构由指状孔向海绵状孔转化,共混膜水通量增加,截留率降低,当SPES的DS为14%、SPES、PES的质量比0.75时,制得共混膜水通量为253.7 L/(m~2·h),对PEG6000、PEG10000和PEG20000的截留率分别为56.8%、74.5%和90.6%;共混膜在相同测试条件下对Na_2SO_4截留效果大于NaCl,经亲水改性的PES-SPES共混膜亲水性提高,抗污染性能明显增强。     

电去离子技术同步纯化和浓缩含镍离子溶液的研究

采用自制微型电去离子膜堆装置,以模拟电镀镍漂洗水为处理对象,基于特征曲线考察确定了工作膜堆电压,并重点研究了淡水室中的树脂比例对过程分离性能的影响.结果表明,阴阳树脂比存在最优值,任一树脂所占比例过高,均会导致膜堆内部结垢,而阴树脂过量时尤为明显.对于含Ni2+质量浓度52mg/L、pH=3的NiSO4溶液,在优选的膜堆电压下,所用阴阳树脂(体积)比为4:6时,淡化出水和浓缩水的Ni2+质量浓度分别达到0.28mg/L和3 407mg/L,浓差大于12 000倍,且过程具有良好的稳定性.