2022年去电离子技术在金属废水处理中的应用与分析研究进展.docx
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1、精品学习资源去电离子技术在金属废水处理中的应用与讨论进展【摘要】:电去离子 EDI)技术是由电渗析和离子交换相互有机结合的膜分别脱盐技术;其具有连续运行、不用酸碱、环境友好等显著优点;作者介绍了国内外采纳电去离子技术回收含铜和含镍废水的讨论进展,针对重金属废水的特点,设计了以阳树脂为主的阴、阳树脂分层填充的电去离子装置,采纳该技术代替传统的离子交换技术,可实现重金属废水的回收和利用,达到闭路循环、零排放、无污染的目的;【关键词】: 电去离子;电渗析;膜法水处理;中金属废水电去离子技术是结合离子交换膜和离子交换树脂,在直流电场的作用下同时实现连续除盐以及树脂的连续再生的新分别技术,它具有高效、节
2、能、节水、环境友好等显著优点早在 20世纪50岁月初 ,就提出了在淡水室中填充离子交换树脂的填充床电渗析概念 ,其后的半个世纪里 ,众多的讨论者为之付出了坚持不懈的努力,使该技术于 80岁月末初步成熟近年来 ,EDI 的技术水平、生产规模和产业化程度快速提高 ,在电子、制药、发电、石化等众多工业领域获得了大规模的推广 应用,渐成纯水技术的主流此外 ,在将EDI用于初级纯水制备、水软化、低浓度 重金属离子废水处理等方面 , 也开头有了一些新的讨论报道这说明 EDI这一技术革新在水处理领域有着更为宽阔的前景;重金属废水是指含有铬、铜、镍、锌等重金属离子的工业废水;机械加工 业、矿山冶炼业及部分化工
3、企业在生产过程中会产生重金属废水;该种废水经各种初步处理后重金属离子的浓度100 mg/L,但这种低浓度重金属废水如直接排放也会对环境和人体造成庞大的危害;因此,需再用离子交换等方法对其处理才能达标排放;或是改进工艺、实现闭路循环,一方面回收重金属,另一方面废水经处理又可得到纯水,达到零排放;近年来,国内外一些讨论者开头尝试将电去离子进行交换 , 阳离子交换树脂中的 H同溶解在水中的阳离子 例如Na等交换;从而使溶解在水中的阴阳离子被去除以达纯化的目的;2.2电渗析脱盐过程电渗析技术是利用多组交替排列的阴、阳离子交换膜进行脱盐过程;这种膜具有很高的离子挑选透过性 , 阳膜排斥水中阴离子而答应阳
4、离子透过, 阴膜排斥水中的阳离子 , 而答应阴离子透过;在外直流电场的作用下, 淡水室中的离子做定向迁移, 阳离子穿过阳膜向负极方向运行 , 并被阴膜阻拦于浓水室中;阴离子穿过阴膜而向正极方向运动 , 并被阳膜阻拦于浓水室中;从而达到对淡水室中水的脱盐的目的;2.3EDI的脱盐过程EDI 如图a装置就是在电渗析器中的淡水室填装了阴、阳混合离子交换树脂;图aEDI的脱盐过程示意图它的组成部分分为淡室、浓室和电极室;淡室填充阴、阳离子交换树脂, 由于纯水中离子交换树脂的导电才能比一般所接触的水要高2 3个数量级,结果使淡水室体系 溶液、交换剂和膜 的电导率大大增加 , 从而减弱了电渗析器的极化现象
5、, 提高了电渗析器的极限电流 , 达到高度淡化;此外 , 当淡水室内填装离子交换剂时, 淡水室中的液流速度比一般电渗析器中的大得多, 而且交换剂起着搅拌作用, 促进离子扩散 , 改善了水力学状态,从而也导致淡水室体系电导率的增大, 极限电流也相应地提高; EDI装置在运行电流超过极限电流时, 膜和树脂邻近的界面层发生极化 , 它使水离解 , 产生OH和H,这些离子 , 除一部分被迁移至浓水室外 , 大部分将使淡水室中的阴阳离子交换剂再生 , 保持其交换才能;同时 , 交换剂的水解作用会使其本身得到部分电化学再生;欢迎下载精品学习资源3 回收重金属废水在2001年实施印刷电路板行业废水回用处理工
6、程时就采纳了 EDI 技术回用处理废水10;最近,针对电镀废水和印刷电路板行业废水的特点,并依据 10 余年来开发EDI技术的相关体会,提出了一种回收重金属废水用的 EDI方法及装置11,并着手研制这种产品,以满意社会的迫切需求;3.1 EDI方法EDI用于回收重金属废水的特点是在废水净化室上部填充阳树脂,用它截留 住重金属离子并将其迁移至浓水室而获得含重金属离子的浓水;在废水净化室下 部分层填充阴、阳树脂,用它截留住残留钠盐而将其迁移到浓水室,从而获得纯 水;同时回收利用浓水和纯水;在这种 EDI过程中不会有重金属氢氧化物生成, 防止了膜的堵塞;详细实施这种方法的步骤如下:1)对由阴、阳电极
7、室和如干对阴、阳膜及相应个数的废水净化室与浓水室所组成的电去离子装置施加直流电场,使废水中所含的阴、阳离子向带相反电荷的电极移动;2)在离子迁移过程中废水净化室内的阳离子通过阳膜,阴离子通过阴膜分别进入浓水室,使离子的浓度增高,可回收利用从浓水室排出的含重金属离子的浓水;3)在废水净化室中上部填充阳树脂,下部分层填充阴、阳树脂,阴、阳树脂层各占的比例由其进水水质而定,这种树脂填充方法可防止生成重金属氢氧化物沉淀;4)利用树脂对二价离子和一价离子吸附才能的差异,使二价离子得到优先挑选性吸附,并将其传递迁移至浓水室,回收所得到的含重金属离子的浓水,同时使废水净化室的出水中几乎不含重金属离子,也可回
8、用,从而节省水资源;上述方法的原理是建立在废水净化室内分层填充不同比例阴、阳树脂的基础上;上部只填充阳树脂,阳树脂优先挑选性吸附重金属离子,并在EDI过程中优先将重金属离子从废水净化室迁移至浓水室,因此,重金属离子基本上已从上部+-阳树脂层迁移完;由于该处 EDI过程中不会发生水电离成 H和OH的过程,因而不+会产生阻碍 EDI过程进行的重金属氢氧化物沉淀;在上部阳树脂层中,也会有少量Na,和同时迁移出废水净化室的与阳离子总量相等物质的量的阴离子,迁移 出废水净化室,保持阴、阳离子两者物质的量相等;所以上部除有脱除重金属离子的作用外仍有部分除盐作用,可使重金属废水的含盐量或电导率)有所下降;下
9、部按肯定比例填充的阴、阳树脂,用于除去重金属废水中残留的盐分;在下部底层,由于水电离过程的进行,保持底层阴、阳树脂处于再生后状态,从而使出水水质良好;回收重金属废水用 EDI过程的原理见图 1;欢迎下载精品学习资源2+由图1可知,含低浓度重金属离子 50mg/L,以Ni 为例)的废水,自上而下进入电去离子装置的废水净化室,第一接触到填充在上部的Na型阳树脂;由于强2+酸性Na型阳树脂对 Ni 的挑选吸附才能很高,结果发生离子交换反应,树脂变成Ni 型,而树脂上被交换下来的 Na+进入水中;经过肯定时间后,上部阳树脂中的2+上层都被 Ni 所饱和,变成 Ni 型阳树脂,而其下层仍为 Na型阳树脂
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