电渗析及其在废水处理方面的应用

电渗析及其在废水处理方面的应用 学生张雪华学号107551000601 一 电渗析技术 电渗析技术是在直流电场的作用下 以电位差为推动力 利用离子交换膜的选择透过性 把电解质从溶液中分离出来 使一部分溶液增浓 另一部分溶液减淡的物理化学过程 电渗析过程是一种无相变的节能过程 1电渗析工作原理 在直流电场作用下 以电位差为动力 原水中阳离子向阴极迁移 淡化室中的阳离子透过阳膜进入浓缩室 但浓缩室中的阳离子受阻于阴膜而留下 原水中阴离子向阳极迁移 淡化室中的阴离子透过阴膜进入浓缩室 但浓缩室中的阴离子受阻于阳膜而留下 于是淡化室和浓缩室分别得到淡化液和浓缩液 2电渗析特点 能耗低 无污染 操作简单 装置寿命长 原水回收率高 工艺过程洁净等 3应用领域 1 天然水脱盐 2 纯水制备 3 海水浓缩制盐 4 废水处理 5 食品 医药工业的应用 6 氯碱电解工艺的应用等 废水 尤其工业废水 中含有大量污染物如石油类废物 酸性物质 重金属离子及一些盐类物质等 若不经处理直接排放 不但会破坏土壤结构 使农作物生长受到抑制 而且可能污染人们的饮用水 给人类身体造成严重威胁 电渗析技术已广泛应用于各种废水的回收处理 其应用范围还在不断扩大 并已经发展成为一种新型的单元操作 采取一切措施治理废水 消除污染及回收有用资源已经成为全世界共同关心的问题 而电渗析处理废水兼有这三种意义 因此 电渗析处理废水的研究现在倍受重视 1 2 电渗析联合工艺对废水的处理 电渗析废水处理的应用 二 电渗析在废水处理方面的应用 冶金废水 化学工业废水 造纸废水 放射性废水 电镀废水 制药业废水 1电渗析废水处理的应用 在化工行业中 往往释放出含盐 如乙酸钠 硫酸钠等 有机物 如醛 酮等 及其它化学物质的乙酸废水 此废水腐蚀性严重 若不经处理直接排放 既浪费了有用化工产品乙酸 又会威胁水生生物和农作物的生存 污染环境 1 1化学工业废水的处理 电渗析处理含醛乙酸废水 再将电渗析浓水萃取 精馏 可以制得99 工业乙酸 电渗析淡水含酸量小于0 02 可安全排放 这样既实现了含醛乙酸废水的综合治理 经济效益和社会效益显著 国外也有人用此项技术回收废水中的酸 其效率可达80 90 现代冶金工业的生产过程产生的废水量很大 污染严重 废水有酸性废水 碱性废水等 酸碱性废水的任意排放会使农作物大量减产 使河流 湖泊中的生物大量死亡 甚至危害人类的健康 1 2冶金业废水的处理 电渗析处理铜铁废水 对含HNO3和HF的废水进行了有效的处理 不但回收利用了水和有用资源 而且保护了环境 电渗析实验处理铝制品漂洗废水 处理含碱废水 回收了NaOH和Na2CO3 处理后淡水可回用或排放 效益显著 一些制浆造纸废水中含大量悬浮物如纤维 纤维细料等会造成水体缺氧 影响水生物生存 还可能堵塞河道 造成严重后果 另外还有一些废水含有毒物质如甲基硫等 造纸工业废水中的染料可使水强烈着色 杀菌剂 防腐剂可对生物产生有毒作用 填料和涂料对水均造成高混浊度 这些工业废水严重污染了环境 1 3造纸工业废水的处理 电渗析综台治理草浆造纸黑液的研究始于1959年 以后不断深入 提出了1 单阳膜电渗析法回收碱 2 凝聚回收木质素 3 萃取分离木质素电渗析碱回收等组合工艺 不但回收了碱和木质素等有用物质 处理后的水可回用 每t固碱耗电量也大大减少 比燃烧法节省投资 耗能也少 电镀废水中含有铬 镍 镉 铜 锌等重金属离子及氰化物等毒性较大的物质 其中镍和铬都是致癌物质 对人类危害极大 因此对此类废水必须认真进行回收处理 做到消除或减少对环境的污染 达到保护环境 造福人类的目的 1 4电镀废水的处理 电渗析法处理电镀含镍废水 处理后废水电导率大大降低 可回用于漂洗工艺 国外也有人对电镀废液进行了处理 他们用镍电镀铝材料时从洗池中恢复了有价值的物质硫酸镍 这种电渗析法的电流效率很高 电渗析技术处理含铬废水 可以有效地净化漂洗废水 使Cr离子得到回收 废水中的Cr可以达到国家废水排放标准 放射性废水包括核工业废水和有色冶金工业及同位素研究时产生的废水 它们中均含有大量的放射性元素 不仅对人身体产生辐射危害 对农作物生长也产生极大影响 处理这类废水必须比处理一般性废水严格 一般采取多级处理 而且处理方法要安全可靠 1 5放射性废水的处理 目前中国 德国 日本 美国 法国及瑞典等一些国家已经利用了电渗析处理了此类废水 效果良好 处理后去污系数一般为10 100 而且可同时完成除放射性及浓缩的过程 制药厂废水中含有大量的有机物及许多有价值的物质 氨基酸就是其中的一种 目前国内大都采用离子交换树脂来脱酸 这样树脂不可避免的要附上一部分氨基酸 树脂再生时这部分氨基酸就作为废水被排放掉 关于氨基酸的废水处理 国外已用了许多种方法 但处理效果不佳 国内有人模拟该废水进行了电渗析处理 结果表明 处理后的水质完全符合国家废水排放标准 不仅变废为宝 而且把氨基酸处理工艺和浓缩工艺合为一体 取得了明显效果 1 6制药工业废水的处理 后来用电渗析处理该类废水 其氨基酸和COD脱除率均可达到80 低浓浅色废水经一级处理即可达排放标准 氨基酸浓淡比可达20倍 浓水中氨基酸浓度可接近其饱和浓度 中华人民共和国国家标准污水综合排放标准 除了单独的电渗析工艺外 还有许多电渗析联合工艺 这些工艺不仅克服了单一工艺的缺陷 充分发挥了各种技术的特色 而且提高了产水质量 有效降低了成本 2电渗析联合工艺对废水的处理 沉淀一过滤一电渗析一离子交换工艺对含铜废水进行处理 水质达到国家废水排放标准 水回收率达90 性能稳定 浓缩液中含铜量达20g L 可回收品位达98 的金属铜粉 此工艺与其它工艺相比投资省 水可回用 占地面积小等 社会效益显著 适合各种规模的厂家采用 放射性废水用电析联合工艺也有较好的效果 用超滤一反渗透一电渗析组合工艺对放射化学实验室排出的低水平放射性废水进行处理 具有较好的脱盐 去污能力 由此三膜组成的流程去污因子高达3 2 l03 此方法简单 不产生第二次废液 适合于放射性废水处理时采用 3电渗析处理废水的前景 防治水污染给国民经济和人体健康带来的长期影响 对废水进行回收处理 已是人类面临的迫切任务 目前 电渗析作为一种较成熟的膜分离技术 已广泛应用于废水处理 电渗析器产水