电渗析法分离烟气氨法脱硫浆液中的Cl-

2.2.1(NH4)2S04初始含量对Cl-迁移效果的影响

在现场的烟道气脱硫浆液中(NH4)2S04的含量近饱和，故在应用电渗析装置处理脱硫浆液时，要考虑到(NH4)2S04的含量对Cl-分离效果和装置的使用效率的影响。在浓淡室体积流量均为300L/h、电压为20V、pH为5.5~6.7的条件下，考查了(NH4)2S04质量分数为0~40%下电渗析装置对Cl-的分离效果，浓淡室中Cl-总质量变化情况如图6所示。

图6不同(NH4)2S04含量条件下浓淡室中Cl-总量变化情况

从图6可知，在不含(NH4)2S04条件下，在装置运行约30~40min时，即可实现Cl-完全从浓室迁移至淡室。而在含有(NH4)2S04的体系中，实现完全迁移的时间延长至60min以上，且随着(NH4)2S04含量的增大，实现完全迁移的时间也随之延长。

实验电渗析装置所用离子交换膜为异相离子交换膜，由于离子之间存在Stokes半径和水合自由能的差异(Cl-和SO42-的Stokes半径分别为0.119nm和0.231nm，水合自由能分别为347kJ/mol和1000kJ/mol)，高度交联的离子交换膜对离子半径较大、水合自由能较大以及价态较高的离子具有位阻作用，因此Cl-会优先从离子交换膜中通过，由淡室进入浓室。

但是体系中SO42-同时也会在电场以及浓差作用的推动下进行迁移，并且随着SO42-含量的增加，SO42-占据了更多的离子交换基团，相对于Cl-的迁移量也会相应增加，因此在含(NH4)2S04含量较高条件下实现Cl-完全分离的时间会延长

2.2.2Cl-分离效果的优化

在氨法脱硫工艺中，(NH4)2S04作为副产物被回收利用，所以在对Cl-进行分离的同时要尽量避免(NH4)2S04的损失，且减少NH4Cl浓缩液中(NH4)2S04的含量也有利于对其后期处理。所以考查了Cl-分离过程中浓室与淡室中SO42-与Cl-的摩尔比变化情况，结果如图7所示。

从图7可知，在不同(NH4)2S04含量条件下，浓室中n(SO42-)/n(Cl-)很稳定，逐渐上升至1左右后即变化不大。而淡室中n(SO42-)/n(Cl-)会随着电渗析的进行缓慢上升，尤其是在约60min之后，淡室中的Cl-几乎完全迁移至浓室，而剩余的SO42-还有很多，所以n(SO42-)/n(Cl-)就会上升得很快。当(NH4)2S04的质量分数分别为0，10%，20%，30%，40%时，淡室中n(SO42-)/n(Cl-)在100min时可达到64.7，68.6，74.3，99.0，而浓室中相应的(NH4)2S04含量下最终n(SO42-)/n(Cl-)变化并不明显，分别为1.2，1.4，1.4，1.3。

图7(a)浓室

图7(b)淡室

图7不同初始(NH4)2S04含量下浓室与淡室中SO42-与Cl-的摩尔比随时间变化

由此可知，在电渗析初始阶段，SO42-和Cl-会同时由淡室迁移至浓室，而且2种离子的迁移过程以一个比较稳定的比例进行。但是在约60min时，Cl-几乎实现了完全迁移，则之后主要是SO42-的迁移过程。为了在实现Cl-迁移的同时尽量减少SO42-的迁移量，综合上述2种阴离子总量的变化，在此Cl-含量及操作条件下，电渗析设备运行60min即可达到较好的分离效果。

3结论

探索采用以异相离子交换膜为核心的电渗析装置对烟道气氨法脱硫浆液中的Cl-进行分离，研究了电渗析操作参数(电压、循环流量)以及溶液本身性质(pH、硫铵含量)对实验中Cl-迁移效率的影响。

结果表明，实验采用的电渗析装置能够正常运行且Cl-分离效果较好，在此实验条件下的优化工作电压为20V、浓淡室循环体积流量均300L/h，正常范围内的溶液pH对于Cl-迁移影响不大。在此实验条件下，脱硫浆液中硫铵含量的增加会降低Cl-的迁移效率，研究发现当装置运行至一定的时间节点能够达到Cl-迁移率较高且硫铵损失较少的目的，不影响硫铵产物回收利用。

此研究明确了电渗析应用于氨法脱硫浆液中Cl-分离方面的可行性，为建立氨法脱硫系统中Cl-分离体系奠定了一定的基础。

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