電滲析實驗分離廢水中氯離子技術

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，其中的有機物會影響電解系統，若要回用廢水去乙炔發(fā)生系統，其中的氯離子又會影響后續(xù)系統。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，并探討了技術經濟可行性及分離實驗的影響因素。

1、實驗部分

1.1 實驗用水及設備

實驗廢水水樣為陜西北元化工集團股份有限公司經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，調節(jié)淡水室流量，濃水和淡水均不回流，測定電滲析兩側的氯離子和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準溶液滴定。

水中NPOC測定采用島津TOC－L系列總有機碳分析儀測定。

2、實驗結果及分析

2.1 淡水側氯離子變化研究

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

由表1可知，淡水側流量調高時，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置多級，提高廢水中氯離子去除率可設置多段，在設置多級多段的電滲析設備時還需考慮綜合投資。

2.2 濃水側NPOC變化研究

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

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

3、影響電滲析實驗的因素探討

（1）調節(jié)不同的恒電壓值進行實驗，發(fā)現隨著電壓升高，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，因此本實驗設備調節(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，該設備要求水溫不宜超過40℃，以免膜受熱變形，結合張影[1]等的研究，水溫應控制在25～35℃。

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

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

4、結論

（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，因此，對于不同的廢水水質影響較大。

（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、兩側水流量及濃水側的水質，實際應用中還需根據采用的設備及廢水的水質進行相應的調整。（來源：陜西北元化工集團股份有限公司）