北極星水處理網(wǎng)訊:進(jìn)水要求、噸水能耗、產(chǎn)品純度等往往是雙極膜電滲析系統核心考慮的因素。

       工藝有時(shí)候是死的，但設計是相對是靈活的。

       01 工業(yè)高鹽廢水系統

       雙極膜的使用，很多人對進(jìn)水要求會(huì )有一個(gè)定性的理解，其中進(jìn)水水質(zhì)中二價(jià)及二價(jià)以上陽(yáng)離子含量需要基本去除，否則不可行。其實(shí)也并非如此，比如有色行業(yè)有些項目，其系統如下：

       上述系統項目需求主要是回收銅、鋅，盡可能去除系統內的F、Cl，只要控制終點(diǎn)鹽室中的pH，即可以避免金屬離子形成氫氧化物沉淀，從而確保雙極膜系統在此條件下的運行穩定性。

       工業(yè)高鹽廢水零排放系統中，最終走工業(yè)無(wú)機鹽副產(chǎn)品的思路很多時(shí)候業(yè)主也不太認可，可大部分時(shí)候他們又無(wú)備選方案可選。雙極膜的出現則給他們帶來(lái)了新思路，這兩年有非常多的應用案例落地，在這些案例中，大部分都是納濾分鹽后，納濾產(chǎn)水氯化鈉部分進(jìn)行雙極膜電滲析，轉化成鹽酸和氫氧化鈉。

       如果廢水是氯化鈉和硫酸鈉的混合物，雙極膜電滲析出水堿液為氫氧化鈉，酸液為鹽酸和硫酸混合物，而且這一結果貌似我們在不改變進(jìn)水的條件下，無(wú)法改變系統的出水。而顏海洋“In-Situ Combination of Bipolar Membrane Electrodialysis with Monovalent Selective Anion-Exchange Membrane for the Valorization of Mixed Salts into Relatively High-Purity Monoprotic and Diprotic Acids”一文中則分享了一種思路：

       02 碳酸鹽與易結晶物料系統

       廢水中若含有大量碳酸根，一般不建議進(jìn)入雙極膜電滲析系統，因為系統中碳酸根會(huì )結合H+產(chǎn)生二氧化碳氣泡，影響運行，容易造成燒膜。

       某一溶液由有機酸鹽和碳酸鈉組成，傳統工藝主要采用連續離交工藝生成有機酸產(chǎn)品，實(shí)際生產(chǎn)面臨兩個(gè)問(wèn)題：1. 連續離交需要考慮離交廢水處理，且大量副產(chǎn)的無(wú)機鹽需要處理；2. 連續離交過(guò)程中排氣量大，影響設備處理能力和效果。

       改造工藝則采用雙極膜電滲析，過(guò)程中控制鹽室的pH，控制碳酸根僅僅轉化為碳酸氫根，可以有效降低離交的負荷。其次工藝還可繼續延伸，當碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉時(shí)，它被剝離出系統，碳酸氫鈉而又可以分解成碳酸鈉和二氧化碳，再進(jìn)雙極膜。

       現在有機鹽產(chǎn)品的雙極膜清潔生產(chǎn)案例應用越來(lái)越多，其中溶液組成和性質(zhì)具有特殊性的類(lèi)似系統不少，過(guò)程中需要控制核心工藝參數。

       比如酒石酸鈉的雙極膜系統，在30℃條件下，酒石酸溶解度為156g，酒石酸一鈉為11g，酒石酸二鈉為60.9g，顯然這個(gè)雙極膜系統，其核心的點(diǎn)是酒石酸一鈉的溶解度，系統可以考慮降低物料進(jìn)水濃度，或者控制系統的轉化終點(diǎn)。

       03 要求高純度的系統

       高鹽廢水的無(wú)機鹽資源化做成酸和堿，酸堿的濃度、品質(zhì)等會(huì )受到關(guān)注。有機鹽的清潔生產(chǎn)過(guò)程，有機產(chǎn)品的純度、酸堿液純度會(huì )受到關(guān)注。這個(gè)絕大部分取決于雙極膜電滲析系統所配套的雙極膜、陽(yáng)膜、陰膜的性能，其次它也受工藝設計的產(chǎn)品濃度等工藝因素影響。

       以TPAOH的生產(chǎn)，除了常規的電解法，目前還有雙極膜電滲析工藝，可以?xún)筛羰液腿羰摇ｋ娊夥ù嬖谀さ氖褂脡勖⑾到y占地和規模受限等問(wèn)題，雙極膜電滲析則會(huì )遇到TPAOH純度的問(wèn)題。

       TPABr用傳統的二隔室雙極膜工藝，產(chǎn)品要求轉化徹底，TPAOH產(chǎn)品中盡量不含Br，所以二隔室雙極膜工藝要求較高，實(shí)際工藝系統做出來(lái)的TPAOH產(chǎn)品中含有800-1000ppm的Br離子。

       而余杰的上述研究發(fā)現，基于結果原因的分析，他將雙極膜的組裝形式做一些調整，最終有效地降低TPAOH產(chǎn)品中Br的含量（約400ppm）。

       工業(yè)系統高鹽廢水資源化的雙極膜電滲析應用，其變化的形式相對單一。化工產(chǎn)品清潔生產(chǎn)系統雙極膜的應用則比較多樣化，需要結合前端生產(chǎn)和客戶(hù)需求來(lái)進(jìn)行設計，這種往往最終能形成有競爭力的新的生產(chǎn)工藝。