《以电势差为推动力的离子交换膜过程研究进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以电势差为推动力的离子交换膜过程研究进展（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1 0 届全国有机电化学与工业学术会议论文集以电势差为推动力的离子交换膜过程研究进展王晓琳( 清华大学化学工程系，北京1 0 0 0 8 4 )膜过程以选择性透过膜作为分离介质，通过在膜厚度方向施加某种推动力( 如压力差、蒸气分压差、电势差、浓度差等) ，使得待处理料液中某些组分有选择性地透过膜，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。以电势差为推动力的离子交换膜过程主要可分为：电解( e l e c t r o l y s i s ) 、电渗析( e l e c t r o d i a l y s i s ) 、燃料电池( f u e lc e l l ) 等，其中离子交换膜( 包括阳离子交换膜、
2、阴离子交换膜及双极性离子交换膜) 发挥的极为重要的作用，新型离子膜材料、制膜方法以及新的离子膜过程开发研究一直是膜与膜过程领域中备受关注的热点。以下l 3 简要介绍我们近年来在电解、电渗析方面所开展过的一些研究工作，4 简要介绍一个关于超纯水制备的新工艺技术。，1 、氧扩散阴极一离子膜法食盐电解【1 1食盐电解法生产氯气和烧碱的氯碱行业是工业部门中的能源消耗大户。降低能耗始终是氯碱行业的一项重要任务。氧扩散阴极( O D C ) - - 离子交换膜( I E M ) 法食盐电解取代离子交换膜法食盐电解，是以O D C上的耗氧反应取代原阴极上的析氢反应，能够大幅度降低理论分解电压。两种方法的理论
3、分解电压之差为= 2 1 9 一O 9 6 - - - - - 1 2 3 V 。与目前的离子膜法相比，氧阴极离子膜法的理论分解电压减少了5 6 。我们白行设计了小型离子膜电解槽，采用与现行工业生产类似的操作条件进行初步试验，槽电压下降了约l V ，而且相对较稳定；在此基础上，采用混合气体代替纯氧进行了试验，考察了O D C 的节能情况，当采甩5 0 氧含量混合气体，O D C - I E M 法可以降低槽电压达0 9 5 V 左右，阴极电流效率9 4 3 。2 、三室膜电解法氢氧化锂制备1 2 l采用双极膜和阳离子膜组成的二室结构电渗析法，由硫酸钠制备氢氧化钠，能耗约为2 0 0k W h
4、rk g 1 N a O H ；仅采用阴离子膜的二室结构电解法，由硫酸钠电解法制备氢氧化钠，对电解槽电极材料和极距进行了选择优化，能耗约为2 4 3k W h k g 1 N a O H ；采用阴离子、阳离子膜组成的三室膜电解法，由硫酸钠制各氢氧化钠的过程也具有一定的经济可行性。我们设计了阳极一阴离子膜一阳离子膜一阴极的三室结构电解槽，以西部盐湖提纯得到的硫酸锂为原料，进行三室膜电解法制各L i O H 的初步可行性摸索实验，并选择适宜的电流密度条件，进行了酸室、盐室、碱室初始浓度及循环流速等4 个影响因素的条件优化实验。实验结果表明，电流密度在5 0 0 】8 0 0 A m 2的范围内，三
5、室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂的过程在技术上是完全可行的：电流密度在5 0 0 A m 2 时，电流效率达到最高值而能耗也达到最低值。3 、双极膜电渗析法有机酸盐回收【3 J双极膜是一种新型的离子交换复合膜，它通常由阳离子交换层、界面亲水层和阴离子交换层复合而成，是真正意义上的反应膜。在直流电场作用下，双极膜可将水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。利用这一特点，将双极膜与其它阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，这种方法称之为双极膜电渗析法。双极膜电渗析技术可将发酵液中的有机酸盐转化成相应的酸和碱，回收得到的碱可作为发酵过程
6、的中和剂重新加以利用。和传统电渗析法相比。双极膜电渗析技术为某些酸碱的制备和回收提供了清洁、高效和节能的新方法，具有过程简单、能效率高、废物排放少等特点，目前在有机酸盐的回收领域已有了广泛的应用。1 0第l O 届全国有机电化学与工业学术会议论文集4 、连续电渗析离子交换树脂法超纯水制备1 4 1运用膜技术制造超纯水时，酸碱等药剂用量越少，水质中颗粒、胶体及总碳等物质浓度越低。反渗透技术的最大特长足脱除盐分，但一级反渗透产水水质达不到离子交换树脂法的出水水质，这是由于反渗透膜不能分离气体，反渗透出水中依然存在C O ：。调节反渗透进水p H 值在碱性区域可以有效地去除C 0 2 ，但同时带来碳
7、酸钙或氢氧化镁等硬度成分的析出。因此提出了二级反渗透法，第一级反渗透降低硬度，其出水添加碱后进入第二级反渗透，最终水质达到1 2 M c m ，仅相当于一般纯水指标。如果要获得更高阻抗的超纯水，在反渗透后串接离子交换树脂吸附柱，离子交换树脂需要进行定期酸碱再生或更换。近年来将离子交换膜与离子交换树脂相结合，出现了电场连续再生的连续电渗析离子交换树J 旨( C E D l l技术，可以与反渗透相结合从一般水质制造超纯水，对于硅含量较高的原水，具有2 层结构( 1 层足阴离子交换树脂，2 层是阴阳离子交换树脂混床) ，被称为D 2 E D I 的最新C E D I 技术被开发出来，与反渗透组合的集
8、成系统，无需添加任何药物，产水量为lL ，1 1 r 1 0 0m 3 h r ，可以制造任意超高纯水满足实际应用。，参考文献。：【l 】任伟，苏萌。王晓琳，徐艳辉，氧扩散阴极- 离子膜法食盐电解新工艺，现代化工2 3 ( S ) ，( 2 0 0 3 ) 2 0 5 2 0 81 2 】徐颖，王晓琳，陈飞国，余立新，三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂的实验研究，膜科学与技术，已接受( 2 0 0 5 )【3 YG O N G , X - LW A N G ，L XY U ，S i m u l a t i o no fd e s a l i n a t i o np r o c e s so fas y s t e mc o n t a i n i n gn e u t r a ls o l u t eb ye l e c t r o d i a l y s i s ，D e s a l i n a t i o n ，1 7 2 ( 2 ) ，( 2 0 0 5 ) 1 5 7 - 1 7 2。【4 】王晓琳，丁宁编著，反渗透和纳滤技术与应用，北京：化学工业出版社，2 0 0 5
