离子膜电解技术在分散式废水处理中的应用
随着我国工业的快速发展，大量污水、废水被随意排放，给城市水资源带来极大污染，严重威胁人们的生活质量，危害水资源和人类社会的可持续发展。 因此，如何科学处理生活污水和化工废水的处置已成为迫切需要解决的问题。 离子膜电解技术是一种高效的新型污水处理技术。 随着其应用范围的不断扩大，已渗透到多个行业，为我国水资源处理带来了新的创新。
1、离子膜电解概述
离子膜电解技术又称膜电池电解，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔成阳极室和阴极室以分离电解产物的方法。 离子膜电解是在离子交换树脂基础上发展起来的新技术。 离子交换膜用于选择性地传输阴离子和阳离子，允许带一种电荷的离子通过，限制带相反电荷的离子通过。 该技术已用于氯碱生产、海水、苦咸水淡化、工业用水和超纯水制备、生产酶、维生素、氨基酸和其他药品。 精炼、电镀废液回收、放射性废水处理等，其中最常用、最有效的是氯碱行业。 在氯碱工业中，阳离子交换膜电解槽用于电解食盐或氯化钾水溶液，生产氯气、氢气和高纯烧碱或氢氧化钾。
2、离子膜电解工艺流程
经过两次精制的浓盐水溶液连续进入阳极室。 钠离子在电场作用下穿过阳离子交换膜到达阴极室。 进入阴极电解液的钠离子与阴极上水电解产生的氢氧根离子一起生成氢氧化钠。 ，同时在阴极上释放氢气。 盐溶液中的氯离子受到膜的限制，基本上不能进入阴极室，并在阳极上被氧化成氯气。 部分氯化钠电解后，剩余的淡盐水流出电解槽，经脱除溶解氯、固体盐复饱和和精制后，返回阳极室，形成与汞法类似的盐水回路。 离开阴极室的氢氧化钠溶液一部分作为产品使用，一部分加入纯水后返回阴极室。 碱液的循环有助于精确控制加水量，也可以带走电解槽内部产生的热量。
3、离子膜电解技术在废水处理中的应用
3.1 碱性废水处理
对于大量碱性废水，采用离子膜电解法进行处理，不添加任何化学物质。 可以显着降低废水的COD，同时回收废液中的碱，快速降低废液的pH值，在后续的生化单元中发挥作用。 前处理效果好，造纸黑液处理就是这方面的应用。 有研究人员采用异质单阳极膜电渗析器，采用钛基镀铅板作为阳极，聚乙烯异质膜作为离子交换膜。 他们研究了电流密度、温度等因素对操作条件的影响，得出电流密度350A/m，电流效率85%~99%，碱回收率70%~75%，电耗5000~/t ; 有研究人员以碱法麦草浆黑液为对象，对草浆进行了研究。 对黑液处理的基本理论、技术特点及影响因素进行了一系列研究，探讨了利用该技术处理草浆黑液的最佳工艺条件。 还研究了Na+平衡过程以及木质素、半纤维素的电化学氧化。 污染控制与资源化国家重点实验室开展了利用离子膜电解处理环氧丙烷氯醇尾气碱洗废水的研究。 当电解电压为5.0V时，循环使用3小时后废水COD去除率可达78%。 废水中碱回收率可达73.55%，为后续生化装置起到良好的预处理作用。
3.2 有机酸废水处理
在发酵生产有机酸的过程中，有机酸的提取和分离是一个薄弱环节，常常产生大量废水。 采用离子膜法提取分离有机酸不仅可以提高收率，而且作为清洗工艺，可以大大减少废水排放量。 近年来，人们对该方法在酒石酸、柠檬酸、丙氨酸等有机酸废水处理中的应用进行了广泛的研究。 采用离子膜电解法对味精生产中高浓度氨氮有机废水进行预处理，研究了几个因素对氨氮去除的影响。 脱除的氨氮以浓氨水的形式回收，完成废物资源化； 脱氨后的废水完全无色，COD也有一定程度的降低。 综合考虑能耗，对于氨氮质量浓度高达/L的废水，在4V、11L/h、6O℃、电解1.5小时的运行条件下，氨氮平均去除率可稳定在约72.66%。
3.3电镀废水处理
电镀行业排出的废水一般含有大量的重金属离子。 这些金属离子大多是比较贵重的金属，具有极高的回收价值。 离子膜电解技术利用金属离子的氧化还原性质，取代或部分取代阴极和阳极发生的析氢、析氧反应，使部分金属在阴极沉淀并回收，部分还原金属离子可以根据需要在阳极上进行处理。 氧化。 有研究人员自制了离子膜电解槽，研究铜生产过程中钝化液处理的可行性。 不仅能回收其中的铜、锌，还能将Cr3+氧化成Cr6+； 研究人员以镀锌钝化液为处理对象也进行了研究，确定了温度30～40℃、电压4.0V的最佳工艺条件。 在此条件下，钝化液中质量浓度为29.06g/L的Cr3+的电流效率可达到50%～60%，脱锌量为0.2～0.3g/h。
3.4 冶金废水处理
COMAT 方法是使用酸性硫酸盐介质浸出低品位铜的理想闭路工艺。 但该方法仍然产生硫酸铵废液。 按照传统方法，必须经过石灰处理后才能排放。 然而，硫酸可以通过阴极膜电解来处理。 铵通过电化学合成为硫酸和氨。 阴极膜将阴极室与阳极室分隔开。 通电后，阳极室中的硫酸富集，阴极室中生成氨水。 产生的氨水和硫酸可返回工艺流程使用，完成闭路循环。 20世纪80年代初，一些研究人员开始研究利用离子膜电解技术回收钨酸钠溶液中的游离碱，并开始工业化应用； 一些研究人员也对其进行了一系列深入的研究。 性实验成功后，对电解系统的电解阳极、电解槽结构、电解槽组合方法等进行了深入研究，取得了一定的成果。 在此基础上，采用钨酸钠料液进行了工业化放大实验。 表明连续运行方式有利于钨酸钠溶液膜电沉积除碱工艺的稳定运行。 在电流密度60-65℃、1000A/m2时，原料液中游离碱质量浓度为63.5g/L，去除率可达80%，电流效率可达88%，具有工业实用价值； 有研究人员系统研究了在小型电解槽中进行离子膜电解钨提取工艺废水时各种工艺参数对电解效果的影响，并对比了一些国产离子膜的应用效果。 冶金行业经常需要处理废碱，采用阳极膜电解回收废碱。 通电后，工业废碱中的阴离子（Cl-）被截留在阳极室中，K+或Na+穿透阳极膜而在阴极室中。 生产高浓度碱液。
4。结论
综上所述，离子膜电解技术在部分领域已达到工业化应用，特别是在氯碱等行业。 尽管在废水处理和应用中还存在许多问题需要解决，但其独特的性能和实验室研究成果已显示出其巨大的潜力和前景。 随着研究的深入，该技术必将成为处理废水的通用技术方法。 因此，有必要加大人力、物力投入，研究独特工艺，建立实验装置，使离子膜的应用与研究相互促进。