利用双极膜电渗析以浓海水制备酸碱的研究

发布时间：2017-12-13 08:05

  本文关键词：利用双极膜电渗析以浓海水制备酸碱的研究

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【摘要】：海水淡化，作为淡水资源的开源增量技术，，在很大程度上缓解了水资源缺乏危机。淡化技术主要包括多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）、反渗透（RO）以及电渗析（ED）。根据不同地区及不同水质，每一种淡化技术都有其相应的市场。但是不管是哪一种技术，为了防止系统的结垢问题，淡化前的酸化预处理是必需的，特别对反渗透海水淡化。但是，酸（浓盐酸或浓硫酸）的运输和储存会带来一系列的安全隐患，特别是远离硫酸（盐酸）工厂的海水淡化基地。同样由酸的来源问题所导致的还有海水淡化水的后处理。由于淡化水TDS含量较低，在送往供水管道之前需要将其矿化，一般采用CaCO3溶解法，此法仍然需要消耗大量的酸。另外，海水淡化过程中排放的浓海水是一种高浓度的盐卤资源，若将其直接排放，对近海环境造成污染的同时，也是对资源的浪费。 双极膜电渗析的应用能同时解决上述三个问题。在通电条件下，双极膜内的水分子能解离成H+和OH-，H+与浓海水中的Cl-和SO42-结合生成酸，OH-与浓海水中的Na+结合生成碱。其中，制备的酸可用于海水淡化酸化预处理及后处理，生成的碱可用于镁资源的提取。解决酸的来源问题同时，又可以使浓海水资源得到合理利用。 本文以双极膜电渗析的酸碱制备作为切入点，探讨该技术用于上述问题的可行性。研究内容和主要结论如下： 1.在利用浓海水进行双极膜电渗析的酸碱制备实验之前，实验预先考察一下其主要成分的酸碱（NaCl及Na2SO4）制备情况，判断其可行性。采用三室型双极膜电渗析由硫酸钠以及氯化钠进行原位产酸，从实验结果可以看出两种盐都具有较高的产酸效率，皆可用于海水淡化酸化预处理中酸的制备，且在碱室可得到纯度较高的氢氧化钠。 2.在确定采用浓海水主要盐成分制备酸碱的可行性后，实验下一步采用RO浓海水进行酸碱制备实验。但是，在实验之前，需预先采用模拟RO浓海水来确定其最佳的操作参数。结果显示在连续处理模式下电流密度为57mA/cm2、流速为0.3L/h时，实验能够连续地获得1mol/L的混合酸和1mol/L的氢氧化钠。实验结束后，通过膜堆电阻及扫描电镜分析证实了离子交换膜在酸碱连续制备中无结垢及污染趋势，说明采用双极膜技术利用RO浓海水进行酸碱制备具有可行性。 3.针对反渗透海水淡化淡化水低碱度和低盐度的特点，本实验以以色列的后处理水质标准为目标采用石灰石溶解法对淡化水进行矿化，同时对双极膜电渗析盐室出水进行回用。实验考察不同填料粒径（2、3及4mm）及流速（50、75及100L/h）下矿化过程的变化情况。结果表明：随着粒径的减少，CaCO3的溶解速度越快，其出水的Ca2+浓度和pH越高；流速越大，相对应的取样口矿化水Ca2+浓度越低，即相应的CaCO3溶解量越少。在矿化水与淡化水以1：6的比例进行混合后，为满足出水碱度，得出需加入NaHCO3的量为100mg/L，且最终得到的出水达到供给标准。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ028.72;P747

【参考文献】

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本文编号：1284385