【化工廢水處理】納濾膜法脫硝工藝的工業(yè)運(yùn)用
離子膜燒堿系統(tǒng)要求的鹽水精度比較高，鹽水中硫酸根含量過高會(huì)縮短陽極的使用壽命，使電解槽的電流效率降低；使膜的有效面積減少，影響電流傳導(dǎo)增加電耗。一般控制進(jìn)入電解槽的淡鹽水中的硫酸根含量在6～7g/h以下。但是離子膜燒堿生產(chǎn)過程中帶出的硫酸根量幾乎可以忽略不計(jì)。這就需要化學(xué)或物理的方法除去鹽水循環(huán)系統(tǒng)中多余的硫酸根，以保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
膜法脫硝技術(shù)
膜法是物理分離方法，是利用膜的選擇性分離功能。將鹽水循環(huán)系統(tǒng)中多余的硫酸根以硫酸鈉的形式從鹽水系統(tǒng)中分離，合格鹽水回到鹽水循環(huán)系統(tǒng)。整個(gè)分離過程中，不需發(fā)生相的變化和不需要加入任何藥劑，不會(huì)影響鹽水水質(zhì)，對硫酸根離子的截留率穩(wěn)定，操作和維護(hù)簡單。從而縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率、減少了投資和運(yùn)行成本，而且無污染。是今后的發(fā)展方向。
納濾膜法脫硝工藝原理
納濾同微濾、超濾和反滲透一樣，均以壓力差為驅(qū)動(dòng)力，但其傳質(zhì)機(jī)理有所不同，其比較見表1。微濾和超濾膜由于孔徑較大，傳質(zhì)過程主要為孔流形式即篩分效應(yīng)；反滲透膜屬于無孔膜，其傳質(zhì)過程為溶解擴(kuò)散過程即靜電效應(yīng)。納濾膜存在納米級(jí)微孔。且大部分負(fù)電荷，對無機(jī)鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢控制，同時(shí)也受電勢梯度的影響。對于純電解質(zhì)溶液，因Donnan平衡，同性離子會(huì)被帶電的膜活性層所排斥，如果同性離子為多價(jià)，截留率會(huì)更高，同時(shí)為了保持電荷平衡，反離子也會(huì)被截留，導(dǎo)致電子遷移流動(dòng)與對流方向相反。但是，帶多價(jià)反離子的共離子較帶單價(jià)反離子的共離子其截留率要低，這可能是因?yàn)槎鄡r(jià)反離子對膜電荷的吸附和屏蔽作用。
由于納濾膜的分離區(qū)間介于超濾和反滲透之間，故可截留硫酸根離子對鈉離子和氯離子有高通量。下面圖1是納濾膜的分離原理圖。
對于兩種同性離子混合物溶液，根據(jù)Donnan理論，與它們各自的單純鹽溶液相比，多價(jià)共離子比單價(jià)共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它們遷移率的不同，使低遷移的反離子的截留逐漸地減少。而高遷移的反離子的濃度增加，造成對流和電遷移的“抵消”。納濾膜對極性小分子有機(jī)物的選擇性截留是基于溶質(zhì)的尺寸和電荷。對于極性(或荷電)溶質(zhì)，其通過納濾膜時(shí)的截留率由靜電作用與位阻效應(yīng)共同決定，而對于非極性溶質(zhì)則主要取決于位阻效應(yīng)。
氯堿行業(yè)淡鹽水脫硝的納濾膜是一種特殊的膜品種，其表面孔徑為0．51nm，膜表面帶有一定的電荷，對二價(jià)離子或高價(jià)離子，如硫酸根離子具有很高且穩(wěn)定的截留率，而對一價(jià)離子則具有較高的透過率。其材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在氯化鈉含量高的鹽水中長期穩(wěn)定運(yùn)行。見圖2。
3膜法脫硝生產(chǎn)裝置情況
膜法脫硝工藝在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到了很好的運(yùn)用。下面以煙臺(tái)某氯堿公司運(yùn)用納濾膜法處理50m3/h淡鹽水脫硝工藝為實(shí)例進(jìn)行分析。該工藝主要由預(yù)處理單元和膜處理單元構(gòu)成。預(yù)處理單元如圖3：將原料淡鹽水中加入NaSO3，除去游離氯至零，經(jīng)過換熱器冷卻至工藝要求，后用酸調(diào)節(jié)pH值至工藝要求，通過過濾裝置除去雜質(zhì)，進(jìn)人淡鹽水儲(chǔ)罐待用。正常情況下，通過在線檢測儀表保證了進(jìn)膜過濾單元的原料各項(xiàng)指標(biāo)被控制在工藝要求的范圍內(nèi)。
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結(jié)論
通過對上述幾種脫硝工藝的設(shè)備投資、運(yùn)行成本等經(jīng)濟(jì)分析，可以得出采用納濾膜法脫硝工藝具有以下優(yōu)勢：
(1)投資費(fèi)用低，僅是冷凍法的1/3；(2)運(yùn)行費(fèi)用低，大約是沉淀法的1/4。成本穩(wěn)定，納濾膜法主要消耗電．而氯化鋇的價(jià)格隨市場波動(dòng)變化較大；
(3)避免有毒作業(yè)，分離過程不需加入其它任何藥劑，鹽水水質(zhì)不受污染；(4)不產(chǎn)生二次污染物，無須處理廢渣，環(huán)保；(5)操作和維護(hù)簡單，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；(6)對硫酸根離子的截留率穩(wěn)定，收率高。
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