电渗析法分离烟气氨法脱硫浆液中的Cl-

2.1.2循环流量

膜堆内循环流量的变化实质上是流速的变化，对于离子迁移的影响在于能够影响溶液在隔室内的流动状态，进而对传质过程产生影响，所以流量对离子迁移的影响与流体粘度和膜组件的几何参数有较大的关系。为保持浓淡室压力一致，浓室与淡室采用相同的流量。在电压为20V、pH约为6.6条件下，在不同循环流量条件下进行实验，定时取样分析浓室中Cl-的含量，得到的不同循环流量条件下Cl-含量随时间变化，见图4。

图4不同流量条件下浓室中Cl-含量随时间变化

由图4可知，当体积流量分别为300L/h和400L/h时，浓室中Cl-含量先快速增加并在约30min后渐趋平稳；而当体积流量为200L/h时，浓室中Cl-含量始终处于缓慢上升状态，即使在50min时也没有完全迁移。可见流量对Cl-迁移有显著影响，且迁移速度随着流量的增大而增大。当体积流量由300L/h升至400L/h时，迁移速率变化不是很大，尤其是30min之后，随着淡室中Cl-含量的下降，Cl-的迁移速率在这2种流量条件之下的变化更不明显。但是相较而言，体积流量为200L/h时Cl-的迁移速率明显降低，而且实现离子完全迁移的时间更长。

通过不同流量条件下的膜通量J可以考察Cl-迁移效果。计算式如下：

式中，N为膜组数，S为单张膜有效面积，t为操作时间。

通过计算得出不同循环流量条件下30min后膜通量，如表2所示。

表2不同流量条件下膜通量的比较

由表2可知，体积流量为200L/h时与300、400L/h条件下的膜通量差异显著，但后两者的差别则不大。当进水流量增加时，隔室内湍流程度增强，滞流层变薄，边界层厚度变小，膜堆内电阻变小，即在同样的操作电压下会提高电流效率，Cl-的过程传质效率也会相应提高。

但是另一方面流量过大会导致物料在电渗析器内的停留时间变短，离子透过膜的机率变小，不但离子迁移增量效果甚微，反而会造成不必要的能耗。故实际应用过程中不必采用过大流量。因此，确定此条件下电渗析装置分离Cl-的体积流量为300L/h。

2.1.3pH

在电渗析系统中，pH会影响离子的电离程度和极限电流密度等，这可能会对Cl-的迁移产生影响。在现场的烟道气氨法脱硫系统中，氨法脱硫浆液的pH为3~6，因此考查pH为2.0~8.0运用电渗析技术分离Cl-的效果。用盐酸和氨水调节溶液pH分别为2.0~8.0，用电渗析装置进行处理，浓室和淡室体积流量均为300L/h，电压为20V定时取样分析浓室循环液中Cl-含量，结果如图5所示。

图5不同pH条件下浓室中Cl-含量随时间变化

由图5可知，pH对Cl-的分离没有太明显影响，Cl-迁移量随时间的变化基本一致。在pH为2~8时，NH4+,Cl-以及SO42-等阴、阳离子均以较稳定的形式存在，在不影响离子形态的情况下，其迁移规律不会产生较大变化。因此，电渗析设备在氨法脱硫浆液中运用时主要考虑pH对离子交换膜的影响。

实验采用的异相离子交换膜是以聚丙烯为骨架并以涤纶加以增强的材料，功能基团分别为磺酸基和季胺基，在pH为2~12内性能稳定，所以氨法脱硫浆液介质对其机械性能和离子透过性能没有影响。总体而言pH对该体系中Cl-的分离没有太明显的影响，此实验中以异相膜堆构建的电渗析装置适用于氨法脱硫浆液中Cl-的分离。

2.2电渗析分离脱硫浆液中Cl-

在上述电渗析装置分离Cl-实验确定的优化条件下进行浆液中硫铵含量对Cl-分离效果的影响实验，并考查电渗析过程中浓室与淡室中SO42-与Cl-的摩尔比变化情况。

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