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1、离子膜电渗析分离碱性料液目录 Contents研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望过渡 页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结 与展望4/27背景和意 义铝生产过 程产生的氧化铝碱性料液的传统处理方法如萃取法、酸碱中和法、蒸发法等对于设备 的要求高，效率低。铝的冶炼过 程中会产生大量的碱性废水，碱性废水会污污染地表水，影响生态平衡，同时也会造成土壤的污污染。碱性废水中往往会含有大量碱液和少量金属离子，如果不经过处 理就直接排放，造成大量可利用资资源的浪费费。将电渗析技术应 用于提取氧化铝碱性料液中的碱液工段，不仅
2、可以分离出碱液，还可以将提取出来物质使用于下一工序，不仅节约 成本，也具有很好的环保效益。意 义背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结 论总结 与展望5/27电渗析的定义和作用是以电电位差为驱动 力的膜分离过程，能够有效地分离溶液中阴、阳离子， 从而实现料液的分离。可以实现对 溶液的浓缩浓缩、提纯纯、精制以及淡化 。 搜集整理过渡 页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望7/27国内外研究进展针对氧化铝生产中生成的 赤泥废液，有相关文献报 道，进行废碱液的回收。 但是对碱性料液的处处理， 报道较少！国外有相关专利报道，针对铝
3、 或铝合金用氢氧化钠进行蚀刻 后产生的碱性废液，用电解电 渗析方法进行碱和铝等的回收 。该法在回收过程中极易产生 氢氧化铝等沉淀，会对膜产生 污染，同时，该操作过程为间 歇不连续的，不利于实际实际 生产产 。VS过渡 页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨 论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望9/27实验方案设计 四种不同的电渗析膜堆，在恒定电电流和料液浓浓度的情况下，考察分离NaOH+Na(AlOH)4料液的能力，优选 出一种膜堆，再考察工作时间对 分离能力的影响在优化后的条件下进行连续 性分离操作，共连续 回收10次，考察膜在分离过程中的稳稳定性最后，先
4、将膜在料液中分别浸泡3天、7天、14天，再进行料液的分离，研究腐蚀蚀时间时间 对膜性能的影响。10/271.实验装置背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望实验 条件1.阳膜（FSB膜），阴膜（AM-QP-30膜）；2.运行时间 4h，电流密度350mA/cm2电极液（0.5mol/LNaSO4,500ml）回收液（0.1mol/LNaOH,500ml）料液（ 1.5mol/LNaOH+0.8mol/L NaAl(OH)4,500ml； ）11/27膜堆的设 计Model 1Model 4三重复单元Model 3二重复单元Model 2背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结
5、与展望12/27实验结 果OH-和Al(OH)4-浓度随时间变 化曲线图OH-、Al(OH)4-、k随膜堆变化曲线图分 析1.从Model1到Model4，碱回收量逐渐渐增大 ； 2.随着重复单元数增加，偏铝酸根离子浓度增 加较为明显 ；1.随着重复单元数增加，OH-的回收率和铝泄漏率都逐 渐增加；对Model4铝泄漏率过大不利于实际生产； 2.k下降较为明显。背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望13/2 7不同膜堆电压值 -时间变化曲线电流效率、能耗值与膜堆之间关系图分 析电压下降的原因是回收室离子浓度增加，电导电导率增加以及膜堆中温度有一定的升高。1.单重复单元的膜堆能耗均
6、较较高； 2.随着重复单元数增加，能耗下降比较明显 ；背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望优选 膜堆为Model4，考虑到铝泄漏 率不能够太高，考察运行时间 的影响 。从Model1到Model4，膜的数量分别为3、4、5 、7，因此膜堆的电电阻也增加，所以电压电压 曲线线 逐渐渐上升；T (min)OH- (%)Al(OH)4- (%)k能耗（ kWh/kg）电电流效率 （%） 18063.413.98.98.7571.121066.718.679.5064.124072.523.669.8561.0随着时间的增加，OH- ，Al(OH)4-和能耗均逐渐增加，其中Al(OH)
7、4-增加较为明显，k和电流效率有所下降，综合考虑，建议运行时间为时间为 180分钟钟。运行时间对 膜堆4的影 响14/2 7背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望15/2 71.阳膜为FSB和阴膜为AM-QP-30膜 2.膜堆为Model 4 3.运行次数为10次，每次运行时间 均为180分钟 4.电流密度为350mA/cm2。Cr,OH-、Cr, Al(OH)4-随时间变 化曲线图电压值 随时间变 化曲线图分 析1.回收室碱的浓度及偏铝酸根离子的浓度变化趋势基本一致，2.电压值 比较稳定，随着运行次数的增加仅有微弱的上升，原因可能是膜受到轻轻微的污污染。背景与意义研究进展方法、
8、结果与讨 论结论总结 与展望2.连续分离实验： 2.1 实验I16/27AM-QP-30阴膜更换为FQB阴膜，其余条件不变。Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-随时间变 化曲线电压值 随时间变 化曲线 分 析背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望1.回收室碱的浓度及偏铝酸根离子的浓度变化趋势基本一致， 2.电压曲线随运行次数的增加有明显上升，可能原因是FQB阴膜受到腐蚀比较严 重。2.2 实验II：实验组实验组 数OH- (%)Al(OH)4- (%)k能耗（kWh/kg ）电电流效率（%）159.212.99.210.0667.0254.413.88.010.6861.6554
9、.714.27.910.8861.9653.715.17.411.3060.7956.915.07.511.5660.41054.114.67.412.2657.417/2 7背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望实验I阴膜为AM-QP-30膜实验组实验组 数OH- (%)Al(OH)4- (%)k能耗（kWh/kg ）电电流效率（% ） 157.817.76.710.6965.4247.516.26.112.7953.7551.518.35.812.4658.3651.417.76.012.8558.1955.518.36.212.8462.81052.518.75.914.6
10、859.5OH-和 Al(OH)4-稳定在一定的范围，k没有明显减小，能耗有所升高，电流效率 有所减小。可能原因是膜受到污染。两者碱回收率相差不大，实验II中的Al(OH)4-明显大于I中，k小于1中，能耗高于实 验1，电流效率也有所下降。因此，AM-QP-30膜的性能优于FQB膜。18/2 7背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望实验II阴膜 为FQB膜19/27连续实验 膜污染研 究AM-QP-30和FQB阴膜实验前后扫描电镜图AM-QP-30膜进 行分离实验前AM-QP-30膜进行 分离实验后FQB膜进行分离实 验前FQB膜进行分离实 验后分 析进行分离实验后膜的表面有沉淀
11、析出，原因是料液中偏铝酸根离子水解生成Al(OH)3沉淀。背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望解决办法：实验结 束后向装置中通入稀酸除去沉淀！20/273.1 质量损失率分析质量损失率随腐蚀时间变 化曲 线 分 析随着腐蚀时间 增加，两种膜的质量损失率增加，但是FQB膜损失率更高，在三天时达到40%以 上，明显高于AM-QP-30膜，说明AM-QP-30膜更耐腐蚀。背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望3.腐蚀时间对 膜的影响21/2 7扫描电镜分 析AM-QP-30膜腐 蚀3天后AM-QP-30膜腐 蚀7天后AM-QP-30膜腐 蚀14天后FQB膜腐蚀3 天后分
12、 析AM-QP-30膜腐蚀3天后，膜表面没有明显变 化，腐蚀7天后表面变得轻 微粗糙，原因是膜表面有掉料现象；14天后掉料较严 重，膜表面更加粗 糙，说明膜受到较严 重的腐蚀；FQB腐蚀3天后，膜表面出现了许多小孔 ，说明膜受到较严 重腐蚀。因此AM-QP-30膜更加耐腐蚀。背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望可否将膜应应用于ED实验实验 ？22/27实验结 果分析Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-随时间变 化曲线图电压值 随时间变 化曲线 图分 析1.分离效率没有明显显差异，说明膜具有较较好的耐腐蚀蚀性； 2.腐蚀时间 越长，电压值 越小。 腐蚀3天的电压曲线与未腐蚀的膜的
13、电压曲线基本一致，随着腐蚀增加，电压曲线有所下 降，原因是膜受到腐蚀蚀，有掉料现象出现，膜变变薄，面电阻减小， 但是，如果膜腐蚀足够严重，将会严重影响膜的性能，如在实验中会产生正渗透现象。背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结论总结 与展望过渡 页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨 论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结 与展望24/27实验结论膜堆构型对电渗析过程影响不同，重复单元增加效果较好；重复单元数多的Model 4分离效果比其他膜堆好；AM-QP-30膜比FQB膜更加耐腐蚀，分离效果更好；电渗析分离受膜的腐蚀时间 、电流大小以及运行时间等多个因素的影响。过渡 页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨 论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨 论结 论总结与展望26/27提高膜的选择 性；提高碱的回收率；降低能源消耗值。欢迎提 问Thank you
