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电渗析技术还能这么用!

北极星水处理网  来源:膜法水处理札记(wx公众号)  作者:六爷  2021/11/10 8:51:54  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:电渗析技术 膜材料 电渗析系统

北极星水处理网讯:人很容易对熟悉的事物形成思维定式,这一定程度上会限制我们对它的思考。

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”。

01 高浓度金属离子废水系统

含有高浓度金属离子的废水系统,对电渗析而言,往往是非常头疼的事情。一方面部分金属离子在系统中容易形成胶体,或者运行过程中浓水和极水容易结垢,造成设备污堵;另一方面多价金属离子容易进入极水室,从而在阴极室被还原成金属单质,从而降低电极板处理效率,且不易恢复。

针对于冶炼酸性废水,其处理是一个行业问题。污酸系统内很多重金属都具有回收价值,但是部分杂质又影响收回。比如:在这类系统中,砷的去除往往得到了重点考虑,传统的药剂沉淀除砷,由于反应的时间、沉淀的形态等问题,往往无法去除及过滤彻底,导致后续膜处理系统容易出现污染,广受工程公司和业主讨厌。

电渗析除砷则是一副良方,酸性条件下,砷的存在形式导致了它在电渗析系统内无法有效迁移,从而实现了砷的高效截留,重金属离子和酸分离出来。

针对于铜/酸废水,系统主要为含有铜的酸性废水,比如:PCB板行业、铜箔行业等,现在铜的价格较高,几十mg/L铜的废水系统行业内都在考虑回收。有些行业铜的浓度提浓达到30-50g/L就可以直接回用,这样废水浓缩处理要求,恰恰与电渗析的功能非常匹配,市场也接受了电渗析技术。

上述这些系统,多价金属离子对于电渗析的影响到底怎么来控制?因为涉及到部分厂家的研发技术,下面仅作简单分享,具体需要各位自己去分析本质原因。

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这类系统主要风险是极水的结垢和金属的析出,而难以预防的是金属单质的析出,如果析出的金属导电性较差,电极板的效率会大打折扣,而且想用酸清洗或者倒极等恢复,效果较差。现在金属电极及其涂层市场价疯涨,更换单张膜整体比更换电极成本要低且更加方便。

我们知道金属离子一般是通过极膜渗透至极水室,而电渗析常规所用的极膜都属于阳离子交换膜,甚至有些还以全氟磺酸膜为极膜,在金属溶液的系统,它基本都会中招。系统避免溶液中的金属离子进入极室,上面原理图只是一个参考,同样市场上也有用阴膜做极膜、单价选择性离子交换膜做极膜等,有兴趣的可以再去做些延伸。

02 高盐废水零排放系统

工业废水零排放是一个相对热门的关键词,而在这类系统中,会有一系列待处理的问题,如预处理的除硅、除硬等,膜浓缩系统的分盐/浓缩,高倍浓缩下的预处理配套等,其中蕴含了电渗析的一些使用。

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零排放中的预处理配套代价一般比较高,光一个除硬的工艺配套可能都要多级处理,而上述选择性EDR电渗析系统浓缩一价盐的同时对二价盐具有截留效率,可以有效避免浓缩过程中部分无机结垢,从而降低系统进水除硬的要求。有时候废水可以不经过除硬直接进入系统,缩短工艺流程,降低系统投资和运行成本等。

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另外,有些零排放系统纳滤分盐后,纳滤的浓水往往需要进一步预处理才能往下走,代价挺高。为了尽量避免这种情况发生,也有一部分人这么干:

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NF-ED的联用工艺可以算一个思路,工艺可行性没有问题,它其实是置换电渗析(第二张图)的延伸应用。这种工艺在废水处理需求中落地性会受限于多种因素,如废水组成、浓水溶液的纯度、脱盐水的处理等。

置换电渗析技术常规用于化工产品合成,可以理解为化工系统内的一个复分解反应,它的应用条件要求较低,是一个单一的膜分离过程,在某些特定的系统内,完全可以找到使用点。

电渗析技术的不常规使用其实还有很多,欢迎探讨。与之相似的双极膜电渗析应用也是如此。


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