隨著我國工業(yè)的快速開展，大量的污水和廢水恣意排放，給城市水資源帶來極大污染，嚴重要挾著人們生活質量，并危害水資源與人類社會的可持續(xù)開展，所以如何科學地對生活污水與化工廢水停止處置已成為當前亟待處理的問題。而離子膜電解技術是一種高效、新型的污水處置技術，隨著其應用范圍的不時擴展，目前已浸透到多個行業(yè)中，為我國的水資源處置帶來了新的革新。
1、離子膜電解概述
離子膜電解技術又稱膜電槽電解法，是應用陽離子交流膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產(chǎn)品分開的辦法。離子膜電解法是在離子交流樹脂的根底上開展起來的一項新技術，應用離子交流膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，允許帶一種電荷的離子經(jīng)過而限制相反電荷的離子經(jīng)過，以到達濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的，這項技術曾經(jīng)用于氯堿的消費，海水和苦咸水的淡化，工業(yè)用水和超純水的制備，酶、維生素與氨基酸等藥品的精制，電鍍廢液的回收，放射性廢水的處置等方面，其中應用且效果的是氯堿工業(yè)。在氯堿工業(yè)中，應用陽離子交流膜電解槽電解食鹽或水溶液來制造氯氣、氫氣和高純度的燒堿或氫氧化鉀。
2、離子膜電解工藝流程
經(jīng)過兩次精制的濃食鹽水溶液連續(xù)進入陽極室，鈉離子在電場作用下透過陽離子交流膜向陰極室挪動，進入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產(chǎn)生的氫氧離子生成*，同時在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子遭到膜的限制，根本上不能進入陰極室而在陽極上被氧化成為氯氣。局部氯化鈉電解后，剩余的淡鹽水流出電解槽經(jīng)脫除溶解氯，固體鹽重飽和以及精制后，返回陽極室，構成與水銀法相似的鹽水環(huán)路。分開陰極室的*溶液一局部作為產(chǎn)品，一局部參加純水后返回陰極室。堿液的循環(huán)有助于準確控制參加的水量，又能帶走電解槽內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。
3、離子膜電解技術在廢水處置中的應用
3.1 堿性廢水處置
關于很多堿性廢水，采用離子膜電解法處置，不外加任何化學物質，能夠在大幅度降低廢水COD的同時，回收廢液中的堿，疾速降低廢液pH值，為后續(xù)生化單元起到良好的預處置作用，造紙黑液處置正是這方面的一個應用。一些研討人員采用異相單陽膜電滲析器，以鈦基涂鉛板為陽極，聚乙烯異相膜為離子交流膜，研討了操作條件如電流密度、溫度等要素的影響，得出電流密度350A/m，電流效率85%～99%，堿回收率7O%～75%，耗電量5000～6000kW/t的結論;還有一些研討人員以堿法麥草制漿黑液為對象，對草漿黑液處置的根本理論、技術特征和影響要素做了一系列的研討，討論了運用該技術處置草類制漿黑液的工藝條件，并且研討了過程Na+均衡，初步討論了木質素、半纖維素的電化學氧化。污染控制與資源化研討國度重點實驗室對采用離子膜電解法對處置環(huán)氧丙烷氯醇化尾氣堿洗廢水停止了研討，在電解電壓5.0V時，循環(huán)處置3h，廢水COD去除率可達78%，廢水中堿回收率可達73.55%，為后續(xù)生化單元起到良好的預處置作用。
3.2 有機酸廢水處置
發(fā)酵法消費有機酸的過程中，有機酸的提取別離是一個單薄環(huán)節(jié)，常常產(chǎn)生大量廢水。而用離子膜法提取別離有機酸，不只能進步收率，而且作為清潔工藝，能大大降低廢水的排放量。近年來對該法在酒石酸、檸檬酸、及其他有機酸廢水的處置中的應用停止了普遍研討，采用離子膜電解法對味精消費中的高濃度氨氮有機廢水停止預處置，對影響氨氮去除的幾種要素停止了研討。脫除的氨氮以濃氨水的方式回收，完成廢物資源化;廢水經(jīng)脫氨后出水根本無色，COD也有一定降低。綜合思索能耗后，關于氨氮質量濃度高達7500mg/L的廢水，在4V、11L/h、6O℃的操作條件下，電解1.5h，氨氮均勻去除率可穩(wěn)定在,72.66%左右。
3.3 電鍍廢水處置
電鍍行業(yè)排放廢水普通含有大量重金屬離子，這些金屬離子大都是較貴重金屬，具有的回收應用價值。離子膜電解技術應用金屬離子的氧化復原特性取代或局部取代陰極陽極發(fā)作的析氫析氧反響，使得局部金屬可以在陰極上沉淀被回收，也能夠使一些被復原的金屬離子在陽極上依照需求停止氧化。一些研討人員自制離子膜電解槽研討了銅消費過程中鈍化液的處置的可行性，不只能夠回收其中的銅和鋅，而且將Cr3+氧化成Cr6+;研討人員以鍍鋅鈍化液為處置對象也作了研討，并肯定了溫度30～40℃、電壓4.0V的工藝條件，該條件下鈍化液中質量濃度為29.06g/L的Cr3+氧化成Cr2O72-的電流效率可達50%～60%，鋅去除量為0.2～0.3g/h。
3.4 冶金廢水處置
COMAT法是應用酸性硫酸鹽介質浸出低品位銅的一個理想閉路循環(huán)流程，但該法最終仍產(chǎn)生硫酸銨廢液，按傳統(tǒng)辦法只能用石灰處置后排放，但用陰膜電解處置可將硫酸銨電化學合成成硫酸和氨水，陰膜將陰極室與陽極室隔開，通電后陽極室硫酸得到富集，陰極室生成氨水，生成的氨水和硫酸都能夠返回流程中運用，完成閉路循環(huán)。一些研討人員于二十世紀八十年代初開端研討離子膜電解技術回收鎢酸鈉溶液中的游離堿，并開端工業(yè)應用;還有一些研討人員對其也停止了一系列深化的研討，在探究性實驗取得勝利以后，對電崩潰系的電解陽極、電解槽構造、電解槽組合方式停止了深化研討，獲得了一定的成果，并在此根底上采用鎢酸鈉料液停止了工業(yè)擴展實驗，標明連續(xù)運轉方式有利于鎢酸鈉溶液膜電擺脫堿過程的穩(wěn)定運轉，60～65℃、1000A/m2的電流密度下，原料溶液中游離堿質量濃度為63.5g/L，去除率可達80%，電流效率可達88%，具有工業(yè)適用價值;還有一些研討人員則系統(tǒng)研討了在小型電解槽中停止離子膜電解鎢萃取工藝廢水時，各種工藝參數(shù)對電解效果的影響，并比擬了一些國產(chǎn)離子膜的應用效果。冶金工業(yè)常需求處置廢堿液，應用陽膜電解將廢堿回收，通電后工業(yè)廢堿液中的陰離子(Cl-)，被截留在陽極室中，K+或Na+透過陽膜，在陰極室產(chǎn)生高濃度堿液。
4、完畢語
綜上所述，離子膜電解技術曾經(jīng)在某些范疇特別是氯堿等工業(yè)中到達了工業(yè)化應用，雖然在廢水處置應用方面還有很多問題亟待處理，但它共同的性能和實驗室的研討成果已顯現(xiàn)了它宏大的潛力和前景。隨著研討的深化，該技術必將成為一種處置廢水的通用技術辦法，所以有必要加大人力物力投入，研討有特征的工藝并樹立實驗廠，使離子膜的應用與研討互相促進。
