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电去离子技术(缩写EDI)又称填充床电渗析,是把在电渗析与离子交换结合基础上发展起来,它是在电渗析装置的淡化室内离子交换膜之间填充离子交换树脂,利用离子交换树脂在电解质溶液中的导电性,提高淡化室的电导率,从而降低电渗析装置的能耗。目前该技术已成为一种日益受到广泛重视的新型复合分离技术。
但是在实际应用中,EDI技术还是局限在初级纯水制备、水软化、低浓度重金属离子废水处理等方面,在处理高浓度离子废水的方面研究还较少。本研究试图利用EDI装置高离子迁移速率的特点,研究高浓度盐溶液中分离阴、阳离子的可行性和运行参数。为此,通过对单树脂双阳膜EDI装置处理高浓度含NH4+和含Na+溶液工艺条件进行研究,筛选出迁移效果较好的阳膜,考察电压和电流、流量、pH等条件对NH4+和Na+迁移情况的影响,根据实验结果对EDI装置处理高浓度盐溶液的可行性进行了分析论证。
本论文通过对强酸性均相阳离子交换膜FM101和弱酸性均相阳离子交换膜FM301对NH4+迁移性能的比较得出强酸性均相阳离子交换膜FM101导电性能好,而且对NH4+的选择透过率较Na+高,离子迁移速度快。
通过对阳离子在双阳膜装置和单树脂双阳膜装置中迁移速率的比较得出:加入树脂可以增加膜间的导电性,显著增强从溶液向膜面的离子迁移速率;单树脂双阳膜EDI装置利用水解离过程,提高了极限电流密度,达到高速迁移离子的目的。
不同电压下电流的曲线表明,随着电压上升,电流成比例的增加,当达到极限电流时,电流随着电压的升高,上升幅度明显增加。在处理高浓度盐溶液时,单树脂双阳膜EDI装置中的树脂仍然可以得到良好的再生。当进水NH4+浓度为0.76mol/L时,EDI装置的最佳运行参数为电压5V,流量1.5BV/h,在此条件下运行装置72h,表明装置保持稳定状态可以较长期运行。在高酸度条件下研究单树脂双阳膜装置对NH4+迁移效果表明H+浓度的增加会对NH4+的迁移产生竞争,影响处理效果。
通过对单树脂双阳膜EDI装置处理浓度为1.13mol/L的含Na+盐溶液的研究,得出EDI装置的最佳运行参数为电压5V,流量2BV/h,在此条件下运行装置48h,表明装置基本保持稳定状态可以较长期运行。
通过系统研究表明,EDI装置能够在无需化学酸碱再生的条件下,实现高浓度溶液连续去离子操作,从而对高浓度溶液进行脱盐;同时通过经济分析,亦表明该方法具有良好的应用前景。