第28卷 第5期 水处理技术 V o l . 28N o. 5
2002年10月T ECHNOLO GY O F WA T ER TR EA TM EN T O ct . , 2002
电渗析浓缩回收硫酸钠溶液的实验研究
汪建芳, 汤建华
(浙江大学材化学院, 浙江杭州 310027)
摘 要:。结果表明, 采用该法浓缩回收硫酸钠溶液是理想的新型处理方法关键词:电渗析; 离子交换膜; 浓缩回收; 中图分类号:TQ 085+. 411::3770(2002) 0520288203, 在各种天然水淡化, 海水浓缩制盐, 废水处理等方面起着重要的作用, 已成为一种较为成熟的水处理方法。本实验研究, 旨在探讨电渗析浓缩回收N a 2SO 4的技术, 达到既回收有用物质, 又可使废水净化, 防止污染的目的, 并为进一步浓缩回收N aB r , N aC l , N a 2SO 4, N a 2SO 3等组成的混合溶液提供基础数据。
浓度基本不再上升时循环结束。
1. 3 N a 2SO 4浓度测定方法
当溶液浓度较低时, 采用电导仪测定溶液中
结果表明, N a 2SO 4溶液的电导率与N a 2SO 4的含量。
其浓度成很好的线性关系。
当溶液浓度增大后, 采用折光仪测定浓、淡液中
结果表明, N a 2SO 4溶液的折光率与N a 2SO 4的含量。
其浓度亦成较好的线性关系。
通过配制N a 2SO 4的标准溶液, 其电导率与浓度间的关系曲线以及折光率与浓度间的关系曲线如图1, 图2所示
。
1 实验方法
1. 1 设 备
一体化小电渗析器, 300mm ×130mm ×90mm , 30对膜组成的一级一段膜堆, 采用钛板涂二氧化钌
电极, 614C 23电子交流稳压器, 德国产的精确到小数点后五位的折光仪, DD S 211A 型电导率仪, T G 328A 型分析天平。1. 2 流 程
浓水, 淡水和极水各自独立循环, 用转子流量计计量流量, 采用批量循环式脱盐多段接力式的流程。即将500m g L 的N a 2SO 4溶液经第一段脱盐后, 所得的浓缩室内的浓缩液(接近1000m g L ) 进行第二段浓缩, 同时脱盐室溶液亦配成相近的浓度, 即1000m g L 。经第二段浓缩后, 溶液浓度接近2000m g L , 此时, 亦将脱盐室溶液配制成2000m g L , 进行第三段浓缩脱盐……, 即每一段的
图1 N a 2SO 4溶液(20℃) 电导率
与浓度间的关系
2 结果与讨论
2. 1 N a 2SO 4溶液的电渗析脱除和浓缩性能
浓、淡室内溶液的起始浓度基本相同, 浓缩至浓液的
收稿日期:2001203214
汪建芳等, 电渗析浓缩回收硫酸钠溶液的实验研究在电压基本恒定的批量循环过程中, 电流与循环时间的关系, 溶液中N a 2SO 4的浓度与循环时间的关系, 如图3所示
。
289
液流速, 操作电压, 以及淡室最终的出口浓度恒定的条件下, 其浓缩液浓度与运行时间的关系如图4所示。
从图4中看出, 在该实验条件下, N a 2SO 4的最高浓缩浓度可达14%。
在此实验中, 我们注意到:随着浓缩室溶液浓度的增大, 浓, 淡室浓度差增大, 会发生水从脱盐室向浓缩室迁移的“逃水现象”, 所以会出现浓缩浓度达到最高值后又下降的现象。
由于N a 2SO 4在水中的溶解度受温度的影响较大(0℃:9g , 10℃:9. , 20℃:19. 5g , 30℃:40. ) , 20～图2 N a 2SO 4溶液(
, 特别是在冬天的条件下, 在电渗析器停止运行后, 易结晶析出N a 2SO 4晶体。2. 3 能 耗
以5. 2%的水作淡水, 4. 66%的水作浓水, 循环运行, 每10m in 取样分析溶液中的含盐量, 计算的脱盐率Ε, 耗电量E , 列于表1。
表1 浓缩 脱盐耗电量计算
t
浓室淡室
() 5. 203. 262. 081. 130. 40
U I
Ε
() 037. 360. 078. 392. 3
E
() ()
04. 661020
6. 347. 227. 808. 01
()
30. 031. 532. 032. 534. 0
() 3. 94. 03. 93. 62. 2
()
[**************]
图3 循环时间与电流、浓度的关系
结果表明, 随着运行时间的延长, 脱盐溶液浓度逐渐下降, 在一定的条件下可脱除到300m g L 以下, 浓缩液浓度则逐渐升高。N a 2SO 4溶液表现出良好的电渗析脱除性能和浓缩性能。2. 2
最高浓缩浓度
3040
由表1可见, 耗电量随着脱盐率的提高而增加, 浓淡比(或脱盐率) 对耗电量的影响较大, 回收1t ～1150k W h 之间。N a 2SO 4的直流电耗在450
3 结 论
N a 2SO 4溶液具有优良的电渗析脱除性能, 脱盐
效率高。在循环运行条件下, 脱盐率可达99%以上, 溶液的最高浓度可达14%, 回收lt N a 2SO 4的直流
电耗在450～1150k W h 之间。
合理的工艺流程及工艺参数的设计至关重要。将整个浓缩或脱盐过程划分为若干个浓度处理段, 利用N a 2SO 4溶解度受温度影响较大的特征, 在各个不同浓度段采用批量循环或部分循环式流程可取得较好结果。
图4 N a 2SO 4的最大浓缩浓度
N a 2SO 4溶液的最高浓缩浓度在保持浓, 淡室溶
290水处理技术第28卷 第5期
[3] 宋德政, 等. 电渗稀处理化纤厂酸水的研究[J ]. 水处理
参考文献:
[1] 张维润, 等. 电渗析工程学[M ]. 北京:科学出版社,
1995.
[2] 曲敬绪, 等. 电渗析回收鱼粉蛋白的实验[J ]. 水处理技
技术, 1999, 25(5) :262-266.
[4] 张维润, 等. 电渗析浓缩淡卤水的实验研究[J ]. 水处理
技术, 1993, 19(4) :215-218.
[5] 宋德政, 等. 电渗析处理铝制品漂洗废水的实验研究
[J ]. 水处理技术, 1993, 19(4) :93-97.
术, 2001, 27(1) :37-38.
CONCENTRAT I ON AND RECOVER Y OF S OD IU M SUL FATE
B Y EL ECTR OD I ALY SIS W AN G J ian 2fang , G J 2hua
(T he D ep art m ent of M aterials and Che m ical E ng , , Ch ina )
Abstract :T he experi m en tal study lfate (N a 2SO 4) from its so lu 2ti on w as done w ith p T that N a 2SO 4can be rem oved and concen 2trated very w ell he m i m um concen trati on of N a 2SO 4can reach as h igh as 14%.It co sts abou t 450-1150k W h r the recovery of 1t N a 2SO 4. T herefo re , w e can see that electrodialysis is an idea and conven ien t w ay of concen trati on and recovery of N a 2SO 4.
Key words :electrodialysis ; i on exchange m em b rance ; concen trati on and recovery ; sodium su lfate
欢迎订阅《林产化学与工业》
《林产化学与工业》由中国林学会林产化学化工分会、中国林科院林产化学工业研究所主办; 中国金龙松
香集团公司、福建省三林松香进出口有限公司协办的全国林产化工行业唯一的学术类季刊, 主管部门国家林业局。本刊报道范围:木材化学和制浆, 萜类化学和松香、松节油、木质原料热解及活性炭, 植物原料水解及其产物, 单宁(植物多酚) 、生漆、精油、林产油脂, 林产药物, 树皮、树叶中活性物质和其他成分, 树木寄生产物(紫胶、五倍子、白蜡等) 以及其它森林资源的化学和加工利用; 现代生物技术及其在林产化学与工业中的应用; 林化工业的三废处理及林化工业原料基地、经济管理和发展规划的调查研究论证等。
(CA ) 、(E I ) 、本刊自1981年创刊以来即先后被美国《化学文摘》美国《工程索引》英国《林产品文摘》、俄
(Р(CB ST ) 、罗斯《文摘杂志》日本《科学技术文献速报》中国化学文献、中国《林业文摘》等多种大型数据Ж) 、
库收录。1989年起被中国科技信息研究所列为核心期刊。1996年7月入编《中国学术期刊(光盘版) 》, 同时进入“万方数据-数字化期刊群”, 2001年首批进入国家新闻出版署组织的“中国期刊方阵”, 被评为“双效期刊”。欢迎本领域及其相关行业的广大科技人员积极投稿、踊跃订阅, 或来人来函联系广告业务。
本刊为季刊, 刊号:ISSN 0253-2417, CN 32-1149 S ; 广告经营许可证号:[1**********]60。国内外公开发行, 邮发代号:28-59, 季末月底出版, 2002年起改为大16开出版, 正文88页, 定价:每期8. 00元, 全年32. 00元。也可直接汇款至本刊编辑部订阅。
地址:210042江苏省南京市锁金五村16号林化所内; 电话:(025) 5412131-2543; 传真:(025) 5413445; 银行信汇:中国林业科学研究院林产化学工业研究所[***********]9工商银行南京板仓分理处
第28卷 第5期 水处理技术 V o l . 28N o. 5
2002年10月T ECHNOLO GY O F WA T ER TR EA TM EN T O ct . , 2002
电渗析浓缩回收硫酸钠溶液的实验研究
汪建芳, 汤建华
(浙江大学材化学院, 浙江杭州 310027)
摘 要:。结果表明, 采用该法浓缩回收硫酸钠溶液是理想的新型处理方法关键词:电渗析; 离子交换膜; 浓缩回收; 中图分类号:TQ 085+. 411::3770(2002) 0520288203, 在各种天然水淡化, 海水浓缩制盐, 废水处理等方面起着重要的作用, 已成为一种较为成熟的水处理方法。本实验研究, 旨在探讨电渗析浓缩回收N a 2SO 4的技术, 达到既回收有用物质, 又可使废水净化, 防止污染的目的, 并为进一步浓缩回收N aB r , N aC l , N a 2SO 4, N a 2SO 3等组成的混合溶液提供基础数据。
浓度基本不再上升时循环结束。
1. 3 N a 2SO 4浓度测定方法
当溶液浓度较低时, 采用电导仪测定溶液中
结果表明, N a 2SO 4溶液的电导率与N a 2SO 4的含量。
其浓度成很好的线性关系。
当溶液浓度增大后, 采用折光仪测定浓、淡液中
结果表明, N a 2SO 4溶液的折光率与N a 2SO 4的含量。
其浓度亦成较好的线性关系。
通过配制N a 2SO 4的标准溶液, 其电导率与浓度间的关系曲线以及折光率与浓度间的关系曲线如图1, 图2所示
。
1 实验方法
1. 1 设 备
一体化小电渗析器, 300mm ×130mm ×90mm , 30对膜组成的一级一段膜堆, 采用钛板涂二氧化钌
电极, 614C 23电子交流稳压器, 德国产的精确到小数点后五位的折光仪, DD S 211A 型电导率仪, T G 328A 型分析天平。1. 2 流 程
浓水, 淡水和极水各自独立循环, 用转子流量计计量流量, 采用批量循环式脱盐多段接力式的流程。即将500m g L 的N a 2SO 4溶液经第一段脱盐后, 所得的浓缩室内的浓缩液(接近1000m g L ) 进行第二段浓缩, 同时脱盐室溶液亦配成相近的浓度, 即1000m g L 。经第二段浓缩后, 溶液浓度接近2000m g L , 此时, 亦将脱盐室溶液配制成2000m g L , 进行第三段浓缩脱盐……, 即每一段的
图1 N a 2SO 4溶液(20℃) 电导率
与浓度间的关系
2 结果与讨论
2. 1 N a 2SO 4溶液的电渗析脱除和浓缩性能
浓、淡室内溶液的起始浓度基本相同, 浓缩至浓液的
收稿日期:2001203214
汪建芳等, 电渗析浓缩回收硫酸钠溶液的实验研究在电压基本恒定的批量循环过程中, 电流与循环时间的关系, 溶液中N a 2SO 4的浓度与循环时间的关系, 如图3所示
。
289
液流速, 操作电压, 以及淡室最终的出口浓度恒定的条件下, 其浓缩液浓度与运行时间的关系如图4所示。
从图4中看出, 在该实验条件下, N a 2SO 4的最高浓缩浓度可达14%。
在此实验中, 我们注意到:随着浓缩室溶液浓度的增大, 浓, 淡室浓度差增大, 会发生水从脱盐室向浓缩室迁移的“逃水现象”, 所以会出现浓缩浓度达到最高值后又下降的现象。
由于N a 2SO 4在水中的溶解度受温度的影响较大(0℃:9g , 10℃:9. , 20℃:19. 5g , 30℃:40. ) , 20～图2 N a 2SO 4溶液(
, 特别是在冬天的条件下, 在电渗析器停止运行后, 易结晶析出N a 2SO 4晶体。2. 3 能 耗
以5. 2%的水作淡水, 4. 66%的水作浓水, 循环运行, 每10m in 取样分析溶液中的含盐量, 计算的脱盐率Ε, 耗电量E , 列于表1。
表1 浓缩 脱盐耗电量计算
t
浓室淡室
() 5. 203. 262. 081. 130. 40
U I
Ε
() 037. 360. 078. 392. 3
E
() ()
04. 661020
6. 347. 227. 808. 01
()
30. 031. 532. 032. 534. 0
() 3. 94. 03. 93. 62. 2
()
[**************]
图3 循环时间与电流、浓度的关系
结果表明, 随着运行时间的延长, 脱盐溶液浓度逐渐下降, 在一定的条件下可脱除到300m g L 以下, 浓缩液浓度则逐渐升高。N a 2SO 4溶液表现出良好的电渗析脱除性能和浓缩性能。2. 2
最高浓缩浓度
3040
由表1可见, 耗电量随着脱盐率的提高而增加, 浓淡比(或脱盐率) 对耗电量的影响较大, 回收1t ～1150k W h 之间。N a 2SO 4的直流电耗在450
3 结 论
N a 2SO 4溶液具有优良的电渗析脱除性能, 脱盐
效率高。在循环运行条件下, 脱盐率可达99%以上, 溶液的最高浓度可达14%, 回收lt N a 2SO 4的直流
电耗在450～1150k W h 之间。
合理的工艺流程及工艺参数的设计至关重要。将整个浓缩或脱盐过程划分为若干个浓度处理段, 利用N a 2SO 4溶解度受温度影响较大的特征, 在各个不同浓度段采用批量循环或部分循环式流程可取得较好结果。
图4 N a 2SO 4的最大浓缩浓度
N a 2SO 4溶液的最高浓缩浓度在保持浓, 淡室溶
290水处理技术第28卷 第5期
[3] 宋德政, 等. 电渗稀处理化纤厂酸水的研究[J ]. 水处理
参考文献:
[1] 张维润, 等. 电渗析工程学[M ]. 北京:科学出版社,
1995.
[2] 曲敬绪, 等. 电渗析回收鱼粉蛋白的实验[J ]. 水处理技
技术, 1999, 25(5) :262-266.
[4] 张维润, 等. 电渗析浓缩淡卤水的实验研究[J ]. 水处理
技术, 1993, 19(4) :215-218.
[5] 宋德政, 等. 电渗析处理铝制品漂洗废水的实验研究
[J ]. 水处理技术, 1993, 19(4) :93-97.
术, 2001, 27(1) :37-38.
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Key words :electrodialysis ; i on exchange m em b rance ; concen trati on and recovery ; sodium su lfate
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(CA ) 、(E I ) 、本刊自1981年创刊以来即先后被美国《化学文摘》美国《工程索引》英国《林产品文摘》、俄
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本刊为季刊, 刊号:ISSN 0253-2417, CN 32-1149 S ; 广告经营许可证号:[1**********]60。国内外公开发行, 邮发代号:28-59, 季末月底出版, 2002年起改为大16开出版, 正文88页, 定价:每期8. 00元, 全年32. 00元。也可直接汇款至本刊编辑部订阅。
地址:210042江苏省南京市锁金五村16号林化所内; 电话:(025) 5412131-2543; 传真:(025) 5413445; 银行信汇:中国林业科学研究院林产化学工业研究所[***********]9工商银行南京板仓分理处