電滲析實驗分離廢水中氯離子技術(shù)

氯堿企業(yè)廢水中含有大量氯離子和有機物，若要回用廢水中的氯離子去電解系統(tǒng)，其中的有機物會影響電解系統(tǒng)，若要回用廢水去乙炔發(fā)生系統(tǒng)，其中的氯離子又會影響后續(xù)系統(tǒng)。因此，需要分離廢水中的氯離子和有機物，通過電滲析實驗，研究了廢水中氯離子（含量為18.70g/L）和NPOC（不可揮發(fā)有機物為62.10×10^-6）的分離，并探討了技術(shù)經(jīng)濟可行性及分離實驗的影響因素。

1、實驗部分

1.1 實驗用水及設(shè)備

實驗廢水水樣為陜西北元化工集團股份有限公司經(jīng)深度處理后的氯乙烯堿洗塔廢水。

電滲析實驗裝置采用JRHE2711型電滲析膜組器，包括10個淡水室，9個濃水室和2個極水室。

1.2 試驗方法

采用一級一段電滲析器進行試驗，保持兩極電壓穩(wěn)定，濃水室流量保持不變，調(diào)節(jié)淡水室流量，濃水和淡水均不回流，測定電滲析兩側(cè)的氯離子和NPOC的變化情況。

1.3 分析方法

水中氯離子測定采用瑞士萬通905Titrando電位滴定儀用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

水中NPOC測定采用島津TOC－L系列總有機碳分析儀測定。

2、實驗結(jié)果及分析

2.1 淡水側(cè)氯離子變化研究

濃水側(cè)流量恒定為20.02L/h，調(diào)節(jié)淡水側(cè)流量并檢測兩側(cè)氯離子變化情況見表1。

由表1可知，淡水側(cè)流量調(diào)高時，功率也隨著升高，但處理1m3的廢水耗電降低，分別為14.19kW?h、7.34kW?h、4.92kW?h和3.80kW?h。按氯離子去除率計算，每去除1m3廢水中1%的氯離子，耗電分別為0.36kW?h、0.35kW?h、0.35kW?h和0.34kW?h。提高廢水處理量可設(shè)置多級，提高廢水中氯離子去除率可設(shè)置多段，在設(shè)置多級多段的電滲析設(shè)備時還需考慮綜合投資。

2.2 濃水側(cè)NPOC變化研究

濃水側(cè)流量恒定為20.02L/h，調(diào)節(jié)淡水側(cè)流量并檢測兩側(cè)NPOC變化情況見表2。

由表2可知，濃水側(cè)NPOC有了明顯升高，但總量在2.00×10^-6以下。淡水側(cè)NPOC也有升高，說明淡水側(cè)不僅鹽組分遷移到了濃水側(cè)，部分有機物和水分子也遷移了，使得淡水側(cè)得到了濃縮。

3、影響電滲析實驗的因素探討

（1）調(diào)節(jié)不同的恒電壓值進行實驗，發(fā)現(xiàn)隨著電壓升高，所需功率也升高，氯離子的去除率也增高，電壓也不能無限高，此實驗設(shè)備要求運行電流不得高于40mA/cm2的電流密度，否則會降低陽極電極的使用壽命和膜的壽命，因此本實驗設(shè)備調(diào)節(jié)電壓值為12V。

（2）溫度升高會促進濃差擴散、電滲析，減小膜電阻，該設(shè)備要求水溫不宜超過40℃，以免膜受熱變形，結(jié)合張影[1]等的研究，水溫應(yīng)控制在25～35℃。

（3）兩側(cè)水流流速小，對應(yīng)的雷諾數(shù)會小，會使得邊界層厚度成為傳質(zhì)控制因素，流速太高，會使得廢水中氯離子來不及完成遷移就流出，因此需要控制兩側(cè)水的流速。從本次實驗中可知淡水側(cè)流速增加，氯離子的去除率會降低，可通過計算得出雷諾數(shù)在湍流區(qū)間即可。

（4）濃水側(cè)鹽含量較低，會使得電流成為影響傳質(zhì)的控制因素，恒電壓電滲析實驗發(fā)現(xiàn)，濃水側(cè)氯離子含量逐漸升高過程中，淡水側(cè)氯離子減小速度加快，電流也逐漸升高。濃水側(cè)鹽含量達到一定程度，使得滲透壓高于淡水側(cè)，會發(fā)生明顯的淡水側(cè)濃縮現(xiàn)象。由于離子交換膜對于能透過膜兩側(cè)的離子無選擇性，因此，濃水側(cè)氯離子較高時，具有較高的傾向擴散至淡水側(cè)，實驗過程需注意此因素的影響。

4、結(jié)論

（1）實驗中一級一段的電滲析分離廢水中的氯離子最高可達39.25%，若要提高處理量和氯離子的去除率，必須設(shè)置多級多段。

（2）廢水中的部分有機物穿過離子交換膜遷移到了濃水側(cè)，因此，對于不同的廢水水質(zhì)影響較大。

（3）通過實驗可知，采用電滲析分離廢水中氯離子，處理1m3廢水，降低其50%的氯離子，最高消耗18kW?h直流電，該方案對于具有自備電廠的企業(yè)可行。

（4）影響該電滲析的主要因素有電壓、水溫、兩側(cè)水流量及濃水側(cè)的水質(zhì)，實際應(yīng)用中還需根據(jù)采用的設(shè)備及廢水的水質(zhì)進行相應(yīng)的調(diào)整。（來源：陜西北元化工集團股份有限公司）