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纳滤膜法脱硝工艺的工业运用

2014-07-20 17:02:49 合肥沃腾膜分离设备有限公司 已读

离子膜烧碱系统要求的盐水精度比较高,盐水中硫酸根含量过高会缩短阳极的使用寿命,使电解槽的电流效率降低;使膜的有效面积减少,影响电流传导增加电耗。一般控制进入电解槽的淡盐水中的硫酸根含量在6~7g/h以下。但是离子膜烧碱生产过程中带出的硫酸根量几乎可以忽略不计。这就需要化学或物理的方法除去盐水循环系统中多余的硫酸根,以保障生产的正常进行。

膜法脱硝技术

膜法是物理分离方法,是利用膜的选择性分离功能。将盐水循环系统中多余的硫酸根以硫酸钠的形式从盐水系统中分离,合格盐水回到盐水循环系统。整个分离过程中,不需发生相的变化和不需要加入任何药剂,不会影响盐水水质,对硫酸根离子的截留率稳定,操作和维护简单。从而缩短了生产周期,提高了生产效率、减少了投资和运行成本,而且无污染。是今后的发展方向。

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纳滤膜法脱硝工艺原理

纳滤同微滤、超滤和反渗透一样,均以压力差为驱动力,但其传质机理有所不同,其比较见表1。微滤和超滤膜由于孔径较大,传质过程主要为孔流形式即筛分效应;反渗透膜属于无孔膜,其传质过程为溶解扩散过程即静电效应。纳滤膜存在纳米级微孔。且大部分负电荷,对无机盐的分离行为不仅受化学势控制,同时也受电势梯度的影响。对于纯电解质溶液,因donnan平衡,同性离子会被带电的膜活性层所排斥,如果同性离子为多价,截留率会更高,同时为了保持电荷平衡,反离子也会被截留,导致电子迁移流动与对流方向相反。但是,带多价反离子的共离子较带单价反离子的共离子其截留率要低,这可能是因为多价反离子对膜电荷的吸附和屏蔽作用。

由于纳滤膜的分离区间介于超滤和反渗透之间,故可截留硫酸根离子对钠离子和氯离子有高通量。下面图1是纳滤膜的分离原理图。

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对于两种同性离子混合物溶液,根据donnan理论,与它们各自的单纯盐溶液相比,多价共离子比单价共离子更容易被截留。两种共离子的混合液,由于它们迁移率的不同,使低迁移的反离子的截留逐渐地减少。而高迁移的反离子的浓度增加,造成对流和电迁移的“抵消”。纳滤膜对极性小分子有机物的选择性截留是基于溶质的尺寸和电荷。对于极性(或荷电)溶质,其通过纳滤膜时的截留率由静电作用与位阻效应共同决定,而对于非极性溶质则主要取决于位阻效应。

氯碱行业淡盐水脱硝的纳滤膜是一种特殊的膜品种,其表面孔径为0.51nm,膜表面带有一定的电荷,对二价离子或高价离子,如硫酸根离子具有很高且稳定的截留率,而对一价离子则具有较高的透过率。其材料结构稳定,在氯化钠含量高的盐水中长期稳定运行。见图2。

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3膜法脱硝生产装置情况

膜法脱硝工艺在实际工业生产中得到了很好的运用。下面以烟台某氯碱公司运用纳滤膜法处理50m3/h淡盐水脱硝工艺为实例进行分析。该工艺主要由预处理单元和膜处理单元构成。预处理单元如图3:将原料淡盐水中加入naso3,除去游离氯至零,经过换热器冷却至工艺要求,后用酸调节ph值至工艺要求,通过过滤装置除去杂质,进人淡盐水储罐待用。正常情况下,通过在线检测仪表保证了进膜过滤单元的原料各项指标被控制在工艺要求的范围内。

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结论

通过对上述几种脱硝工艺的设备投资、运行成本等经济分析,可以得出采用纳滤膜法脱硝工艺具有以下优势:

(1)投资费用低,仅是冷冻法的1/3;(2)运行费用低,大约是沉淀法的1/4。成本稳定,纳滤膜法主要消耗电.而氯化钡的价格随市场波动变化较大;

(3)避免有毒作业,分离过程不需加入其它任何药剂,盐水水质不受污染;(4)不产生二次污染物,无须处理废渣,环保;(5)操作和维护简单,降低劳动强度;(6)对硫酸根离子的截留率稳定,收率高。

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