針對雙極膜電滲析法處理化工廢水探討

張躍東（青海鹽湖三元肥股份有限公司，青海格爾木 816000）

針對雙極膜電滲析法處理化工廢水探討

張躍東（青海鹽湖三元肥股份有限公司，青海格爾木 816000）

化工生產(chǎn)所運用的中和工藝將會產(chǎn)生大量的廢水，如果不加以處理，將會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞以及資源的浪費。雙極膜電滲析法將廢水中的鹽轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的酸以及堿，同時，酸以及堿又可以應(yīng)用到實際的化工生產(chǎn)中，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益之間的結(jié)合。本文主要針對于雙極膜電滲析法在溴化丁基橡膠廢水與廢堿液中的應(yīng)用出發(fā)，對雙極膜電滲析法處理化工廢水進(jìn)行分析與探討。

雙極膜電滲析法；化工廢水；分析

采用合理的工業(yè)廢水處理方式，能夠存在促進(jìn)化工企業(yè)發(fā)展的同時，提升環(huán)境效益。在眾多的化工廢水的處理方式中，膜分離技術(shù)以其簡單、高效等諸多優(yōu)勢，在化工行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，開展雙極膜電滲析法的分析與研究，具有十分重要的理論與現(xiàn)實意義。

1 雙極膜電滲析法的概述

1.1 雙極膜功能分析

雙極膜，簡稱BPM，其主要是有陽膜層與陰膜層復(fù)合組成。在部分的雙極膜中的兩個荷電層之間，還存在著催化層。當(dāng)在電場中采取施加電壓作業(yè)時，雙極膜中間層中的電解質(zhì)離子向主體溶液中轉(zhuǎn)移，并當(dāng)所有的電解質(zhì)離子轉(zhuǎn)移完畢之后，電流就需要通過H+與OH-進(jìn)行負(fù)載并完成。同時，電流在通過雙極膜中間過渡區(qū)中的水解離獲得補(bǔ)充，消耗的水灰向雙極膜中間層擴(kuò)散而獲得補(bǔ)充。因此，雙極膜的過渡區(qū)不僅僅可以產(chǎn)生水解離，并能夠利用在醇類中解離，例如甲醇與乙醇等。

1.2 雙極膜電滲析法的特點分析

雙極膜電滲析法利用雙極膜以及單極膜之間的不同組合方式組成電滲析，其主要有以下幾種特點：第一，雙極膜水解離不會產(chǎn)生氣體以及其他的副產(chǎn)品。因此，此舉會降低電壓，并能夠使能量得到最大程度上的利用；第二，在雙極膜電滲析法的應(yīng)用中，僅需采用一對電極，較低的占地面積，降低了投資成本；第三，在同一雙極膜電滲析的膜堆上，無機(jī)鹽與有機(jī)鹽都會通過不同的形式轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的酸以及堿，因而能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 雙極膜電滲析法在處理化工廢水中的應(yīng)用

2.1 無機(jī)酸以及堿的生產(chǎn)

采用兩隔室膜堆結(jié)構(gòu)簡單，具有較低的電阻，其產(chǎn)生的氫離子與氫氧根離子之間的結(jié)合，電流效應(yīng)會受到影響并逐漸降低，而三隔室膜堆就不會發(fā)生類似問題，其產(chǎn)酸產(chǎn)堿量可以達(dá)到6-7mol/L。在化工生產(chǎn)的過程中，需要利用中和反應(yīng)，由此產(chǎn)生的大量含煙廢水將會對自然環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅［1］。雙極膜電滲析法在工業(yè)廢水中的應(yīng)用，用于再生回收料液中包含各種雜志，不是純度較高的鹽分。同時，再生的目的需要盡可能的利用酸與堿。采用雙極膜電滲析膜堆構(gòu)型就可以對不銹鋼廢液中的KF以及KNO3進(jìn)行回收，可以對人造絲中洗滌流出液中的Na2SO4以及核易燃物后處理過程中所產(chǎn)生的NH4NO3進(jìn)行回收。同時，針對于在處理以及生產(chǎn)氟化鈾時，在產(chǎn)生的氣體以及液態(tài)放射性廢物的過程中，所形成的KF回收也具有較更好的處理效果。

2.2 有機(jī)酸的生產(chǎn)

相當(dāng)一部分的有機(jī)酸是利用發(fā)酵方式產(chǎn)生，傳統(tǒng)方式主要是沉淀以及酸化，為能夠有效為微生物提供更好的生存環(huán)境，需要采用Ca（OH）2將pH值保持在中性作用。此種工藝存在很大的缺陷性，其不僅僅產(chǎn)酸量較低，摒棄具有較高的經(jīng)濟(jì)成本。并且，此種工藝缺乏環(huán)保性，產(chǎn)生的大量CaSO4導(dǎo)致嚴(yán)重的資源浪費以及環(huán)境污染。采用雙極膜電滲析法方式，水解離能夠有效提供H+以及OH-，分離與濃縮能夠同時完成，對有機(jī)鈉鹽能夠有效去除，并能夠提升產(chǎn)量。同時，Na+與OH-之間的結(jié)合所形成的NaOH可以對發(fā)酵液中的pH值進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，并使有機(jī)酸根離子與H+結(jié)合形成有機(jī)酸，這樣也就具有了足夠的環(huán)保型，避免了資源的浪費。

2.3 有機(jī)堿的生產(chǎn)

國外著名學(xué)者Huang C H等利用雙極膜電滲析法對煙道氣脫硫劑呱嗪采用BP-C-A構(gòu)型，當(dāng)硫酸哌嗪的濃度為0.08-0.13mol/L、Na2S04的濃度為0.3-0.4mol/L時，可以在獲得較高的電流效率的同時，降低資源利用效率［2］。同時，當(dāng)運用較高的電流密度時，電流效率以及能耗都比較高，對呱嗪的運行成本可以估算為0.96$/kg。因此，采用雙極膜電滲析法不僅僅具有更高的創(chuàng)新性，而且能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。另外，采用雙極膜電滲析法能夠?qū)︽溚榇及愤M(jìn)行有效回收，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，乙醇胺的回收成本為0.48$/kg，對二甲基乙醇胺的回收成本在0.30$/kg左右，對二乙醇胺的回收在0.32$/kg左右。

3 結(jié)語

通過多種研究資料顯示，采用雙極膜電滲析法相對于電解析，在產(chǎn)堿量、電流效率上均占有較大優(yōu)勢。雙極膜電滲析法不僅僅能夠在化工廢水中進(jìn)行應(yīng)用，其在食品工業(yè)以及生物技術(shù)中也具有廣泛的應(yīng)用。同時，隨著雙極膜成本的不斷降低，雙極膜電滲析法會在更多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。另外，針對雙極膜電滲析法的應(yīng)用還需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，政府部門、科研院所、企業(yè)等需要協(xié)調(diào)配合，對國產(chǎn)雙極膜技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，降低膜成本，提升膜壽命以及膜堆的使用效率。雙極膜電滲析法是一種具有較高綠色環(huán)保性質(zhì)的新型技術(shù)，用于巨大的發(fā)展前景，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，為化工廢水的處理提供更多途徑。

［1］李鑫，宋玉棟，周岳溪等.雙極膜電滲析法回收丙烯酸丁酯廢水中的有機(jī)酸［J］.化工環(huán)保，2011，31（3）：197-201.

［2］林晗，汪群慧，王麗娟等.雙極膜電滲析法分離發(fā)酵液中乳酸及離子遷移規(guī)律［J］.化工學(xué)報，2014，（12）：4823-4830.

張躍東（1976-），工程師，現(xiàn)從事鹽田生產(chǎn)管理工作。