离子膜电解技术在分散式废水处理中的应用

       随着我国工业的快速开展，大量的污水和废水恣意排放，给城市水资源带来极大污染，严重要挟着人们生活质量，并危害水资源与人类社会的可持续开展，所以如何科学地对生活污水与化工废水停止处置已成为当前亟待处理的问题。而离子膜电解技术是一种高效、新型的污水处置技术，随着其应用范围的不时扩展，目前已浸透到多个行业中，为我国的水资源处置带来了新的革新。

　　1、离子膜电解概述

　　离子膜电解技术又称膜电槽电解法，是应用阳离子交流膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的办法。离子膜电解法是在离子交流树脂的根底上开展起来的一项新技术，应用离子交流膜对阴阳离子具有选择透过的特性，允许带一种电荷的离子经过而限制相反电荷的离子经过，以到达浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的，这项技术曾经用于氯碱的消费，海水和苦咸水的淡化，工业用水和超纯水的制备，酶、维生素与氨基酸等药品的精制，电镀废液的回收，放射性废水的处置等方面，其中应用最普遍且效果最显著的是氯碱工业。在氯碱工业中，应用阳离子交流膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱或氢氧化钾。

　　2、离子膜电解工艺流程

　　经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室，钠离子在电场作用下透过阳离子交流膜向阴极室挪动，进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠，同时在阴极上放出氢气。食盐水溶液中的氯离子遭到膜的限制，根本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。局部氯化钠电解后，剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯，固体盐重饱和以及精制后，返回阳极室，构成与水银法相似的盐水环路。分开阴极室的氢氧化钠溶液一局部作为产品，一局部参加纯水后返回阴极室。碱液的循环有助于准确控制参加的水量，又能带走电解槽内部产生的热量。

　　3、离子膜电解技术在废水处置中的应用

　　3.1 碱性废水处置

　　关于很多碱性废水，采用离子膜电解法处置，不外加任何化学物质，能够在大幅度降低废水COD的同时，回收废液中的碱，疾速降低废液pH值，为后续生化单元起到良好的预处置作用，造纸黑液处置正是这方面的一个应用。一些研讨人员采用异相单阳膜电渗析器，以钛基涂铅板为阳极，聚乙烯异相膜为离子交流膜，研讨了操作条件如电流密度、温度等要素的影响，得出电流密度350A/m，电流效率85%～99%，碱回收率7O%～75%，耗电量5000～6000kW/t的结论;还有一些研讨人员以碱法麦草制浆黑液为对象，对草浆黑液处置的根本理论、技术特征和影响要素做了一系列的研讨，讨论了运用该技术处置草类制浆黑液的最佳工艺条件，并且研讨了过程Na+均衡，初步讨论了木质素、半纤维素的电化学氧化。污染控制与资源化研讨国度重点实验室对采用离子膜电解法对处置环氧丙烷氯醇化尾气碱洗废水停止了研讨，在电解电压5.0V时，循环处置3h，废水COD去除率可达78%，废水中碱回收率可达73.55%，为后续生化单元起到良好的预处置作用。

　　3.2 有机酸废水处置

　　发酵法消费有机酸的过程中，有机酸的提取别离是一个单薄环节，常常产生大量废水。而用离子膜法提取别离有机酸，不只能进步收率，而且作为清洁工艺，能大大降低废水的排放量。近年来对该法在酒石酸、柠檬酸、丙氨酸及其他有机酸废水的处置中的应用停止了普遍研讨，采用离子膜电解法对味精消费中的高浓度氨氮有机废水停止预处置，对影响氨氮去除的几种要素停止了研讨。脱除的氨氮以浓氨水的方式回收，完成废物资源化;废水经脱氨后出水根本无色，COD也有一定降低。综合思索能耗后，关于氨氮质量浓度高达7500mg/L的废水，在4V、11L/h、6O℃的操作条件下，电解1.5h，氨氮均匀去除率可稳定在,72.66%左右。

　　3.3 电镀废水处置

　　电镀行业排放废水普通含有大量重金属离子，这些金属离子大都是较贵重金属，具有极高的回收应用价值。离子膜电解技术应用金属离子的氧化复原特性取代或局部取代阴极阳极发作的析氢析氧反响，使得局部金属可以在阴极上沉淀被回收，也能够使一些被复原的金属离子在阳极上依照需求停止氧化。一些研讨人员自制离子膜电解槽研讨了铜消费过程中钝化液的处置的可行性，不只能够回收其中的铜和锌，而且将Cr3+氧化成Cr6+;研讨人员以镀锌钝化液为处置对象也作了研讨，并肯定了温度30～40℃、电压4.0V的最佳工艺条件，该条件下钝化液中质量浓度为29.06g/L的Cr3+氧化成Cr2O72-的电流效率可达50%～60%，锌去除量为0.2～0.3g/h。

　　3.4 冶金废水处置

　　COMAT法是应用酸性硫酸盐介质浸出低品位铜的一个理想闭路循环流程，但该法最终仍产生硫酸铵废液，按传统办法只能用石灰处置后排放，但用阴膜电解处置可将硫酸铵电化学合成成硫酸和氨水，阴膜将阴极室与阳极室隔开，通电后阳极室硫酸得到富集，阴极室生成氨水，生成的氨水和硫酸都能够返回流程中运用，完成闭路循环。一些研讨人员于二十世纪八十年代初开端研讨离子膜电解技术回收钨酸钠溶液中的游离碱，并开端工业应用;还有一些研讨人员对其也停止了一系列深化的研讨，在探究性实验取得胜利以后，对电崩溃系的电解阳极、电解槽构造、电解槽组合方式停止了深化研讨，获得了一定的成果，并在此根底上采用钨酸钠料液停止了工业扩展实验，标明连续运转方式有利于钨酸钠溶液膜电摆脱碱过程的稳定运转，60～65℃、1000A/m2的电流密度下，原料溶液中游离碱质量浓度为63.5g/L，去除率可达80%，电流效率可达88%，具有工业适用价值;还有一些研讨人员则系统研讨了在小型电解槽中停止离子膜电解钨萃取工艺废水时，各种工艺参数对电解效果的影响，并比拟了一些国产离子膜的应用效果。冶金工业常需求处置废碱液，应用阳膜电解将废碱回收，通电后工业废碱液中的阴离子(Cl-)，被截留在阳极室中，K+或Na+透过阳膜，在阴极室产生高浓度碱液。

　　4、完毕语

　　综上所述，离子膜电解技术曾经在某些范畴特别是氯碱等工业中到达了工业化应用，虽然在废水处置应用方面还有很多问题亟待处理，但它共同的性能和实验室的研讨成果已显现了它宏大的潜力和前景。随着研讨的深化，该技术必将成为一种处置废水的通用技术办法，所以有必要加大人力物力投入，研讨有特征的工艺并树立实验厂，使离子膜的应用与研讨互相促进。