登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
双极膜是离子交换膜中的一种,应用领域专一,具有不可替代性。对于双极膜电渗析的应用,主要可分为污染控制/资源回收和化工生产。表9列出了双极膜电渗析技术在不同行业的应用实例。
表9.双极膜电渗析技术的应用实例
随着2015年国务院“水十条”法规的颁布,国家对高盐废水的处理提出更高的要求,实现废水“零排放”,以最大化的减少对环境的危害和实现资源的循环利用。双极膜电渗析可对电渗析回收的高浓缩盐水进行解离,实现产酸产碱,回用于生产过程,实现资源的充分利用。双极膜技术在国内的发展日益成熟,尽管目前国内所有电渗析厂家,都宣传有双极膜电渗析,但是其实国内双极膜电渗析应用主要以进口双极膜为主,只有为数不多的几家公司在研发、生产国产双极膜。其中杭州蓝然环境双极膜应用案例较多,双极膜规划年产能5万平方米。双极膜细分市场在整个膜市场中所占比重较小,但其应用领域专一,且具有难以替代性,在目前受到广泛关注的零排放和资源回收领域具有极大优势。基于双极膜的功能化特点,目前双极膜电渗析技术 在国内主要应用在以下几个方面:
1)无机盐制备酸和碱,如氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等;
2)有机酸盐制备有机酸、碱,如苹果酸钠、蛋氨酸钠、EDTA、酒石酸钠、葡萄糖酸钠等;
3)有机碱盐制备有机碱、酸,如四乙基溴化铵、脱硫剂胺液、有机类盐酸盐产品等。
3.2.1 高盐废水处理
近二十年来,双极膜电渗析技术在水的脱盐淡化、制盐等领域增长率保持在15%左右。高盐废水难以生化降解,反渗透膜法通常只能浓缩到盐浓度5~8%,而采取热法蒸发成本较高。双极膜电渗析技术可以实现盐水的直接分解成酸碱实现资源化回用,变废为宝,投资成本仅仅为热法的30%,运行成本仅为热法的10%,是一种经济可行,易于操作维护,安全可靠的浓盐处理技术,对真正实现零排放有着重要意义。
3.2.2 有机酸回收与制备
传统有机酸生产方法是用发酵法,由于有机酸发酵过程中产生的有机酸使得发酵液pH值降低,阻碍了发酵过程的进行。因此往往会加入碱(石灰)中和沉淀,然后经硫酸酸化制得有机酸。这一生产工艺包括酸解、沉淀、过滤等过程,不仅需要消耗大量酸碱,而且过程复杂,形成大量废液、废渣污染环境。但若用双极膜电渗析水解离,作为H+和OH-的供应源,可直接从发酵液中生产有机酸,同时产生的碱回用于发酵调节pH,既节省了原料,又大大简化了工艺,避免了环境污染,已广泛应用于葡萄糖酸及氨基酸的生产和回收领域。
3.2.3 食品产业
双极膜电渗析由于具有能耗低,模式化设计和操作简便高效等特点,很多食品和医疗行业的产品,例如热敏性的物质,越来越倾向于采用这种技术。在电渗析装置的膜堆中,利用双极膜上pH值的变化,可用来处理食品工业生产中酶化、化学和微生物稳定性对pH值变化依赖性比较强的产品。所以和其他普通的分离方法相比,用双极膜电渗析在处理这一类物质时过程可以精确控制,具有特殊优势。双极膜电渗析技术在降低果汁酸度,提纯蛋白质,回收氨基酸,酱油脱盐等方面都有了一定程度的应用。
3.2.4 烟气脱硫
燃煤、燃油过程中排放大量的SO2是大气中的主要污染物之一,我国燃煤燃油过程每年向大气释放SOx约1900~2100万吨,传统的脱硫工艺如湿式石灰石-石膏法,需消耗大量的碱,脱硫后的副产品又无法利用,造成二次污染,而双极膜电渗析技术不仅无需投入碱性物质,而且还能把二氧化硫变废为宝,虽然前期投入与其它方式大体相当,但运营后的回收物硫酸能够在市场上出售或用于电厂内的离子交换树脂的再生,实现副产品“零排放”。双极膜法烟气脱硫是一个较新的领域,SO2吸收效率在98%以上,排放烟气中SO2浓度甚至可以达到零排放,远远优于国家排放标准。目前该工艺仍处于中试阶段,是双极膜技术的潜在应用领域。
3.2.5 稀土行业
稀土其实只是有色金属的一个子门类,属于一个小众行业。针对于稀土行业氯化铵、硫酸铵废水处理,在上述两类铵盐系统中,针对于硫酸铵废水,主要含硫酸铵、SS、氨氮、碳酸氢根、稀土、F-等杂质,工艺方向为零液体排放、盐资源化制备酸碱。可以用双极膜电渗析技术替代蒸发工艺,将高浓度硫酸铵废水直接转化为硫酸和氨水,实现资源化,酸碱可以回用于冶炼分离工艺段。
3.2.6 粘胶行业
为了解决粘胶企业含碱废水变固体物排放的历史重任,氢氧化钠与硫酸合成工艺开创了粘胶纤维副产元明粉的先河。生产粘胶纤维时产生的芒硝主要有两个来源:一是稀氢氧化钠会和凝固浴中硫酸反应生产的芒硝,二是配凝固浴时用的硫酸钠与水结合产生的芒硝。
粘胶行业是酸、碱消耗大户,双极膜电渗析产生的酸、碱可直接回用到前道工序中,可以降低运行成本并实现副产物芒硝的资源化利用,所以副产物硫酸钠的资源化利用具有非常高的可行性。目前粘胶行业的双极膜电渗析应用非常成熟,国内多家巨头粘胶企业均有对应的双极膜系统。采用双极膜电渗析技术资源化处理硫酸钠,国内已上系统产能预计100~200吨/日(以固体硫酸钠计),还远远小于该行业副产物元明粉产能,市场前景非常明朗。
3.2.7 双极膜在氯碱工业应用的对比
传统上利用水的电解来生成H+和OH-,电解的同时生成O2和H2,电解1mol水需要198.5kJ的能耗。而双极膜可用于将水直接解离成H+和OH-,同时不产生气体,分解1mol水仅需79.9kJ的能耗。因此双极膜电渗析技术是一种新型分解生成H+和OH-的方法,不仅能够节约能源,而且还能避免气体产生。
图12.氯碱工业(离子交换膜电解法)
离子膜电解除了具有传统电渗析的特点外,通过电极材料、膜材料的选择,尤其是采用了高效电催化电极后,可以在电解槽内发生一系列电化学过程。氯碱工业是最基本的化学工业之一,现主要采用离子交换膜法制烧碱。离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成(见图12),电解槽产生的阴极液为32%左右的液碱,液碱经蒸发、结晶可得烧碱;阴极区的另一产物氢气和阳极产物氯气又可生产盐酸。氯碱工业中每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。考虑到氯气对环境的影响,其使用量在稳定的下降,在碱使用量维持不变的情况下,对碱的需求超过了对氯气的需求。
从2010年5月起,国产氯碱离子膜已在万吨工业装置上成功应用。2017年全球氯碱离子交换膜市场规模达到455.71百万美元,QYResearch预计在2024年达到526.55百万美元,2017至2024年增长率为2.09%。《中国制造2025》重点领域技术路线图中要求离子交换膜产品膜性能提高20%,氯碱工业应用超过1000万吨规模,突破全膜法氯碱生产新技术和成套装置。对于烧碱的生产,双极膜电渗析是一个未来可以代替传统膜电解的方法。以纯氯化钠系统为例,氯化钠双极膜电渗析所产NaOH的浓度一般控制在40~150g/L,所产盐酸浓度约为35~110g/L,两种工艺具体差异见表10。
表10.双极膜电渗析、电解法工艺对比分析表
双极膜电渗析起步及工业化相对较晚,但其进水盐浓度要求低且适用范围广,更适用于目前“零排放”系统。双极膜工艺气体产量大幅度降低,操作电流密度低,安全稳定性高,且双极膜电渗析采用模块化设计,增量/减量操作简单,系统出料口酸、碱浓度可调,运行无其他副产品,无需增加副产品生产线。
尽管氯碱工业电解的同时产生气体,并伴随过电压消耗约一半的电能,但迄今为止双极膜还无法取代氯碱工业,主要原因是:①系统出水是稀酸、稀碱。如果酸碱回用浓度超过4N,则需要采用蒸发的方式处理,双极膜系统经济性降低;②系统一次性投资较高。一方面目前因为膜材料为进口;另一方面由于双极膜的功能化作用,膜生产成本高;③膜的运行成本较高。双极膜就目前国内使用情况而言,平均使用寿命仅2~3年。
3.2.8 双极膜的性能对比
目前国内所需的绝大多数双极膜仍依赖于进口(主要从日本ASTOM公司和德国Fumatech公司),由于我国的双极膜膜制造技术无法满足日益增长的工业需求,严重阻碍了双极膜电渗析的工程应用,所以有必要加强研究、引进、消化与改造相结合,采用新材料、新工艺、新设备和新技术来开发新产品,提高膜性能,降低膜制造成本,以摆脱国外公司的技术控制。表11中列出了双极膜厂家不同双极膜的性能对照。
表11.不同厂家双极膜性能对比
从表中可看出,杭州蓝然环境双极膜在产碱方面相对于其他厂家有较大的优势,且单位处理量较高而单位处理能耗低。其中,测试条件为:① 设备为杭州蓝然环境自主开发的EX-3BT电渗析小试实验装置;② 物料为1L 10%的硫酸钠溶液,初始酸、碱室均为纯水;③ 运行温度为30~40℃、运行时间为60min;④ 额定电压、电流均设定为35V、4.4A。
杭州蓝然环境在国内双极膜的应用案例较多、占比非常高,杭州蓝然环境投资约1.5亿元,双极膜规划年产能50000平方米,2020年初投产可在保证双极膜质量的同时有效降低双极膜的成本,使双极膜电渗析技术越来越多的在清洁生产和资源回收方面发挥重要作用,从而实现人类社会的可持续发展。
3.2.9 电渗析在各行业的市场容量
表12.部分行业电渗析市场容量预估
4 未来电渗析发展的扩展性
4.1 工业酸碱性废气的吸收
双极膜电渗析产生的碱液可用于回收工业废气中CO2和SO2等酸性气体,产生的酸液可用于回收工业废气中的碱性气体,如NH3,在避免废气产生环境污染的同时实现了资源的循环利用。
4.2 二氧化碳捕捉剂再生
CO2大量排放造成了恶劣的环境问题,碳捕捉与贮存技术是缓解温室效应的一个重要手段。双极膜电渗析可解离水分子制取酸碱,有望替代传统的CO2捕捉剂的热再生过程。氨基酸盐是一种新型的CO2的捕捉剂,在生产过程中会产生对应的氨基酸盐中间体,比如蛋氨酸盐,其用于捕捉CO2后会转化为中性氨基酸以及碳酸盐、碳酸氢盐的混合溶液,之后利用双极膜电渗析实现CO2分离以及蛋氨酸的脱盐,高效生产的过程中实现了绿色环保。
4.3 反向电渗析
反向电渗析(RED)也称作“渗析电池”,是一种新兴的可持续发展清洁能源技术,它可以从两个不同盐度梯度的溶液中提取能量,且过程中没有任何二次污染。目前全球的盐差势能巨大,利用电渗析装置,化学势差推动离子穿过离子交换膜由浓溶液向稀溶液迁移,电子可以通过一个外部电路从阳极被转移到阴极。当外部负载或能源消耗产品连接到电路时,这种电流和两电极上的电势差可用于产生电。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,7月4日,深圳坪山区人民政府发布《深圳市坪山区落实“双碳”战略进一步推动新能源产业高质量发展的若干措施》。其中指出,支持企业建设新型电池及储能、充电设施、光伏、氢能、智能电网和综合能源服务等领域中试生产线,对项目总投资额(不含土建)在500万元以上的,按设备投资额的1
北极星售电网获悉,7月4日,深圳坪山区人民政府发布关于印发《深圳市坪山区落实“双碳”战略进一步推动新能源产业高质量发展的若干措施》的通知。文件明确,鼓励建设资源聚合平台并接入深圳市虚拟电厂管理中心参与电网调控,开展数字能源服务衍生业务。对虚拟电厂资源聚合平台投资主体每年按响应收益的
6月18日,中国证监会发布《关于在科创板设置科创成长层增强制度包容性适应性的意见》提出,扩大第五套标准适用范围,支持人工智能、商业航天、低空经济等更多前沿科技领域企业适用科创板第五套上市标准。这对处于发展初期、普遍亏损的氢能企业来说是重大利好。来源:高工氢电事实上,当前众多氢能企业
为进一步贯彻落实《氢能产业发展中长期规划》要求,引导行业健康有序发展,国家能源局组织行业相关机构和专家编制了《中国氢能发展报告(2025)》(以下简称《报告》)。4月28日,国家能源局能源节约和科技装备司副司长徐继林在解读《报告》时称,发展氢能产业对加快规划建设新型能源体系,实现碳达峰
北极星氢能网获悉,近日,浙江省科技厅正式批复认定由浙江德创环保科技股份有限公司(以下简称“德创环保”)牵头、绍兴文理学院共同组建的“浙江省制氢用离子膜功能材料与技术重点实验室”。该实验室的成立标志着浙江省在氢能关键材料领域取得重要进展,将为我国绿色氢能产业链的自主可控发展提供关键
北极星氢能网获悉,5月30日,三峡能源北海绿电制氢研究示范项目EPC总承包项目中标候选人公示。中标候选人第1名为厚普清洁能源集团工程技术有限公司、上海勘测设计研究院有限公司、上海交通大学、上海氢鸾科技有限公司联合体,投标报价:28,500,000元。招标信息显示,该项目依托于广西壮族自治区北海市
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南的通知,通知指出,涉及光伏技术方向有4项:1.新型光伏电池制备技术1.AI同步辐射的钙钛矿光伏材料与器件高通量协同研发与设计技术研究内容:开发60亿+参数的钙钛矿光伏电池专用大语言及材料生成式AI开源科学基础模型
在过去的几年里,全钒液流电池凭借其本质安全、长时可靠等特性,赢得了产业界和资本市场的广泛认可。然而,其商业化进程仍面临初始成本过高的核心挑战。当时间来到2025年,锂电池储能中标价已接近0.4元/Wh,对比之下,液流电池亟需突破成本瓶颈。作为新型储能领域的重要技术路线,全钒液流电池无疑是一
北极星氢能网获悉,5月21日,上海市科学技术委员会发布《2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南》,征集范围包括:绿色燃料、可再生能源、新型储能、新型电力系统。其中绿色燃料领域包括电催化合成氨关键技术、质子交换膜电解水制氢高性能膜电极开发及批量化制造技术、阴离子交换膜电解水制
作者:叶涛1王怡君2唐子龙1潘国梁2单位:1.清华大学材料学院;2.上海国缆检测股份有限公司引用:叶涛,王怡君,唐子龙,等.全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究[J].储能科学与技术,2025,14(3):1177-1186.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0838本文亮点:1.通过dQ/dV等电化学特性曲线和化学滴定
各有关单位:党的二十届三中全会强调:加快经济社会发展全面绿色转型,健全生态环境治理体系和绿色低碳发展机制。推动工业废水处理技术减污降碳、协同增效,对实现生态优先、绿色低碳发展目标有其重要意义。为落实党中央最新部署,响应生态环境部建立新污染物协同治理、多污染物协同减排的有关意见,中
为了实现碳中和目标,我们除了要减少碳排放之外,还需要通过碳汇,碳捕集和封存等负碳技术来减少空气中的碳含量。直接空气捕集(directaircapture,DAC)是我们此前介绍比较多的负碳技术。传统的直接空气捕集技术分为固体DAC和液体DAC两类,通过化学处理直接从环境空气中捕捉二氧化碳,这种技术面临着二氧
盐湖提锂系统浓缩工艺段中,电渗析技术似乎站到了C位。从公开的圈内消息可知,青海锂业、五矿盐湖、金海锂业、锦泰锂业、藏格锂业、捌仟措盐湖等相关项目工艺包中均使用了电渗析浓缩技术。膜技术在这类盐湖提锂系统中充当着企业生产设备的角色,系统对这类技术的成熟性、运行的稳定性、操作维护的便利
据国家统计局数据显示,2016—2018年我国平均工业用水量维持在3005.5亿m3左右,占全国用水量的1/5以上,且用水效率偏低。2017年我国工业废水排放量为690亿t,高盐工业废水占5%,每年增长率为2%。同时我国工业用水重复率较低,仅为发达国家的1/2。2019年《国家节水行动方案》提出“规模以上工业用水重复
摘要:介绍了电渗析的原理和性能、回顾了在火电厂水处理中的应用历程、并分析了其在火电厂深度优化用水中的研究和发展方向。对比了几类高盐废水浓缩减量技术,总结了电渗析的优势在于浓缩倍率高、能耗低和操作灵活。通过列举几种新型电渗析技术,指出了其在火电厂废水处理及资源化应用上的巨大前景。认
电渗析技术基于膜材料功能、组装方式的多样性,其功能很灵活,有些人开发了不同的“配方”,从而造出了不同的“味道”。
一般来说,碳清除的基本方法可以分为两大类:自然气候解决方案和碳清除负排放技术。自然气候解决方案是利用生物过程提高对二氧化碳的消耗,并在森林、土壤或湿地中储存起来,因此解决方案是种植森林、土壤封存等;碳清除负排放技术是直接从空气中去除碳。
目前电渗析技术的熟知度和应用度越来越高,感觉用过它的人,每个项目都想用,没用过的人总感觉它不合适。
膜法水处理技术是膜技术与生物技术融合的产物,不涉及化学反应,在处理水体中污染物时不容易产生二次污染,是一种对环境更加友好的水处理技术。
工业化发展带来的污染促使人们寻求解决水资源短缺的方法,其中水体脱盐是开发利用非常规水资源中最有前途的方法之一,海水是水体脱盐的主要目标物,海水淡化行业的发展也促进了诸如污水处理厂三级废水、地表含盐水、高硝酸盐工业、罐头加工和垃圾填埋场渗滤液处理等高盐废水脱盐技术的发展。自20世纪50
基于市场需求和国家政策的双重推动下,这几年双极膜材料及其设备均到了更加广泛的大规模工业化应用。从中华人民共和国工业和信息化部已公示文件可知,从2017年开始,双极膜已经连续3年入选《重点新材料首批次应用示范指导目录》:从三个公示版本信息可以看出:首先:双极膜均隶属于先进化工材料中的膜
日前,国能山东公司石横公司脱硫废水零排放改造公开招标中标结果公告发布。郑州恒博环境科技股份有限公司中标,中标价4080万元。该项目招标范围包括但不限于原有设备、基础、设施安全拆除恢复及环保处置,建设两套处理量15m3/h的脱硫废水零排放系统,工艺路线为“低温三效闪蒸浓缩+高温烟气旁路喷雾干
日前,国能吉林公司江南热电2025-2026年脱硫废水零排深度处理改造工程公开招标中标结果公告发布。江苏京源环保股份有限公司中标,中标价3568万元。江南公司原有脱硫废水处理系统用三联箱加药处理工艺,不能有效去除废水中的氯离子等盐份离子,废水回用脱硫系统后,不断聚集的氯离子等易造成吸收塔浆液
7月1日,科环国能水务南京分公司与国能锦界能源有限公司正式签订《锦界二期脱硫废水零排放改造项目》合同。该项目将建设一套15吨每小时的脱硫废水处理系统,采用先进的“三效闪蒸+旋转喷雾”工艺,涵盖多个关键技术环节。为确保项目高标准推进,公司已联合国内权威专家与业主方共同开展方案评审,围绕
6月19日,华能山东分公司德州电厂、北方公司临河热电、福建公司福州电厂脱硫废水综合治理EPC招标中标候选人公示。中标候选人第1名:西安西热水务环保有限公司,投标报价:86303500元;中标候选人第2名:成都锐思环保技术股份有限公司,投标报价:94980000元;中标候选人第3名:江苏京源环保股份有限公
6月17日,大唐江西抚州2x1000MW煤电扩建项目脱硫废水零排放EP招标公告发布。脱硫废水处理采用“低温多效闪蒸浓缩+高温烟气旁路烟道蒸发”处理工艺,总处理能力为24m3/h,设置2套闪蒸浓缩系统,采用两列布置,按2×12m3/h设计;设置2套高温旁路烟气蒸发装置,按2×5m3/h设计。招标范围:2套脱硫废水零排
注:板块及分会场持续更新中,请以正式通知为准。组织机构01主办单位青岛市人民政府02支持单位世界水理事会(WWC)国际水协会(IWA)中国工业节能与清洁生产协会河海大学膜材料与膜应用国家重点实验室03承办单位青岛市科学技术协会青岛市商务局青岛西海岸新区管理委员会水资源高效利用与工程安全国家工程研
近日,安徽省生态环境厅发布关于国能铜陵电厂二期2×1000MW机组工程环境影响报告书审批意见的函,详情如下:安徽省生态环境厅关于国能铜陵电厂二期2×1000MW机组工程环境影响报告书审批意见的函国家能源集团安徽能源有限公司:《国能铜陵电厂二期2×1000MW机组工程环境影响报告书》(以下简称《报告书
日前,国能山东公司山华电聊城、聊城公司一、二期脱硫废水零排放改造项目公开招标项目招标公告。详情如下:山东公司山华电聊城、聊城公司一、二期脱硫废水零排放改造项目公开招标项目招标公告第一章公开招标1.招标条件本招标项目名称为:山东公司山华电聊城、聊城公司一、二期脱硫废水零排放改造项目公
5月24日,国电电力锦界公司二期脱硫废水零排放改造公开招标中标候选人公示。第一中标候选人:国能水务环保有限公司,投标报价:3807万元;第二中标候选人:成都锐思环保技术股份有限公司,投标报价:3870万元。
5月27日,国家电投河南公司沁阳发电分公司脱硫废水零排放EPC总承包项目招标公告发布。该项目采用“多效闪蒸浓缩+旁路烟道气蒸发干燥系统”工艺,总处理量36m/h,多效蒸发浓缩段按两列设计,蒸发装置按一炉一塔设计。按交钥匙工程提供满足整个工程的设计、制造、采购、运输及储存、安装施工、技术服务、
日前,湖北能源集团鄂州发电公司三期脱硫废水深度处理改造工程招标公告发布。鄂州发电公司三期机组(2×1000MW)脱硫废水处理系统目前采用低温旁路烟气余热浓缩+压滤工艺,三期脱硫废水经处理后泥饼外运至灰场贮存,滤液返回至浓缩塔继续浓缩。本项目拟针对鄂州发电公司三期脱硫废水系统进行深度处理改
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!