發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 16:09

【摘要】：氯化銨廢水普遍存在于納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)行業(yè)、純堿行業(yè)、稀土工業(yè)和化肥工業(yè)等行業(yè)中。這些廢水直接排放不僅會(huì)浪費(fèi)大量可回收資源,還會(huì)造成一些環(huán)境問(wèn)題,如水體的富營(yíng)養(yǎng)化、藻類過(guò)度繁殖,所以對(duì)其有必要進(jìn)行處理�，F(xiàn)有的氯化銨廢水的處理方法包括:結(jié)晶、蒸發(fā)、分解、納米過(guò)濾和生物降解,但存在二次鹽污染、成本高、操作復(fù)雜等問(wèn)題。此外,隨著我國(guó)化工行業(yè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的逐步提升,工業(yè)廢水和生活污水的排放量與日俱增。如何高效處理工業(yè)廢水、生活污水從而回收利用水資源受到人們的廣泛關(guān)注,并且對(duì)絮凝劑的性能提出了更高的要求。聚合硫酸鐵(PFS)是一種分子量高達(dá)10~5的鐵基聚合物絮凝劑,在COD、BOD、濁度、重金屬和顏色的去除方面效果優(yōu)良,且對(duì)溫度和pH值不敏感,一般來(lái)說(shuō),其鹽基度越高,絮凝效果效果越好。雙極膜電滲析(BMED)是雙極膜和電滲析的有機(jī)結(jié)合體。其中,雙極膜是一種特殊的復(fù)合膜,它由陰離子交換膜層、陽(yáng)離子交換膜層和中間層組成。在直流電場(chǎng)的反向偏壓下,雙極膜可將H_2O解離成H~+和OH~-,而不需要添加任何化學(xué)試劑。本論文中,針對(duì)氯化銨廢水的處理和高鹽基度聚合硫酸鐵的制備,展開(kāi)了BMED法的研究工作:1.采用BP-A構(gòu)型的BMED膜堆處理氯化銨廢水并將其轉(zhuǎn)化為鹽酸和氨水,以克服常規(guī)處理方法的局限性。首先,考察了不同的商業(yè)陰離子交換膜(TWEDA2、AMV、JAM-II和CJMA-2)和雙極膜(BP-1、BPM-I和FBM)對(duì)BMED過(guò)程性能的影響,結(jié)果顯示:綜合考慮到工藝性能(最終的鹽酸溶液濃度和最終的鹽室溶液電導(dǎo)率)、過(guò)程能耗和總過(guò)程成本,陰離子交換膜AMV和雙極膜BPM-I被認(rèn)為是相對(duì)最佳的膜。其次,通過(guò)改變電流密度、NH_4Cl溶液的初始濃度和鹽酸溶液與NH_4Cl溶液的初始體積比來(lái)優(yōu)化BMED工藝,結(jié)果顯示:當(dāng)電流密度從70 mA/cm~2增加到90 mA/cm~2時(shí),過(guò)程能耗從1.51增加到2.83kW·h/kg HCl,最終的鹽酸溶液濃度從2.45增加到2.84 mol/L,總過(guò)程成本最高可達(dá)0.80$/kg HCl(70 mA/cm~2);增加NH_4Cl溶液的初始濃度會(huì)增加過(guò)程能耗、最終的鹽酸溶液濃度和總過(guò)程成本;隨著初始體積比從0.5增加到1.0,過(guò)程能耗在1.46和1.62 kW·h/kg HCl之間變化,最終酸濃度從1.95提高到2.71mol/L,而總過(guò)程成本從0.63降低到0.42$/kg HCl。綜上,分析這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出最佳操作條件是:電流密度為80 mA/cm~2,初始NH_4Cl濃度為1 mol/L,酸溶液和NH_4Cl溶液的初始體積比為0.67~0.83。2.采用BP-A構(gòu)型的BMED膜堆連續(xù)制備高鹽基度PFS,主要考察了電流密度、原料補(bǔ)充液中硫酸亞鐵和硫酸的摩爾進(jìn)料比以及原料補(bǔ)充液的流速對(duì)產(chǎn)品PFS各性能指標(biāo)(鹽基度、全鐵含量、pH值、密度等)和過(guò)程能耗的影響。結(jié)果顯示:電流密度從10增加到20 mA/cm~2時(shí),鹽基度從8.59%顯著增加到11.32%,去濁率從84.31%逐漸增加到95.34%,但當(dāng)電流密度大于20 mA/cm~2時(shí),鹽基度和去濁率稍有下降,過(guò)程能耗最高可達(dá)4.26 kW·h/kg H_2SO_4,酸液罐最終酸濃度最高可達(dá)0.45 mol/L;原料補(bǔ)充液中硫酸亞鐵和硫酸的摩爾進(jìn)料比從2.01增加到4.08時(shí),鹽基度從8.69%增加到11.38%,去濁率從94.96%逐漸增加到95.88%,過(guò)程能耗在3.05~3.15 kW·h/kg H_2SO_4范圍內(nèi)變化,酸液罐最終酸濃度約為0.38 mol/L;原料補(bǔ)充液流速?gòu)?增加到3 mL/min時(shí),鹽基度從11.52%下降到6.75%,去濁率從95.92%逐漸降低到75.61%,同時(shí),過(guò)程能耗從3.09下降到2.77 kW·h/kg H_2SO_4�？傊�,本文提出了一種簡(jiǎn)單、綠色、高效的處理氯化銨廢水和制備高鹽基度PFS的方法。在實(shí)驗(yàn)室研究規(guī)模下,成功地處理了一定濃度的氯化銨廢水和制備了合格PFS的產(chǎn)品。為了進(jìn)一步將該處理和制備方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,一方面需要開(kāi)發(fā)性價(jià)比較高的離子交換膜,另一方面還需將實(shí)驗(yàn)裝置放大,進(jìn)行中試生產(chǎn)研究。
【圖文】：

子交換樹(shù)脂不需要再生，同時(shí)原料液中的離子幾乎可完全被遷移。（5）卷式電滲析卷式電滲析設(shè)備的構(gòu)造與卷式反滲透設(shè)備的構(gòu)造相似，如圖1.1所示，由陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜、塑料隔網(wǎng)板、正負(fù)電極和濃、淡水配集管構(gòu)成，陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜、絕緣隔網(wǎng)板按順序相互緊貼，以兼作一電極的集水管為軸向被繞成螺旋狀放置在一個(gè)空心的同心圓柱體中，圓柱體外面包以作另一電極的金屬外殼，陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜與塑料隔網(wǎng)板制成淡液通道單元，在膜堆電極與淡液通道單元之間由塑料網(wǎng)隔板形成濃液通道單元。圓柱體的柱心是陽(yáng)極，圓柱體的表殼上是陰極，淡水和濃水沿著膜間通道流動(dòng)，管道垂直于圖紙的平面

第一章 緒論子和氫氧根離子的性質(zhì)，，可直接使發(fā)酵液轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸，不但節(jié)約了原且很大程度上簡(jiǎn)化了流程，同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。例如，圖 1.3 是 BP-A型的雙極膜電滲析制備蘋果酸的工作原理圖，由陽(yáng)極室、產(chǎn)酸室、脫鹽室組成，蘋果酸鈉（NaMal）在脫鹽室中分解成 Na+和蘋果酸根離子，N離子交換膜進(jìn)入到陰極室與雙極膜產(chǎn)生的 OH-結(jié)合生成 NaOH，蘋果酸雙極膜產(chǎn)生的 H+結(jié)合生成蘋果酸。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ317;X78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660483