納濾膜法脫硝工藝的工業(yè)運用

離子膜燒堿系統要求的鹽水精度比較高，鹽水中硫酸根含量過(guò)高會(huì )縮短陽(yáng)極的使用壽命，使電解槽的電流效率降低；使膜的有效面積減少，影響電流傳導增加電耗。一般控制進(jìn)入電解槽的淡鹽水中的硫酸根含量在6～7g/h以下。但是離子膜燒堿生產(chǎn)過(guò)程中帶出的硫酸根量幾乎可以忽略不計。這就需要化學(xué)或物理的方法除去鹽水循環(huán)系統中多余的硫酸根，以保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

膜法脫硝技術(shù)

膜法是物理分離方法，是利用膜的選擇性分離功能。將鹽水循環(huán)系統中多余的硫酸根以硫酸鈉的形式從鹽水系統中分離，合格鹽水回到鹽水循環(huán)系統。整個(gè)分離過(guò)程中，不需發(fā)生相的變化和不需要加入任何藥劑，不會(huì )影響鹽水水質(zhì)，對硫酸根離子的截留率穩定，操作和維護簡(jiǎn)單。從而縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率、減少了投資和運行成本，而且無(wú)污染。是今后的發(fā)展方向。

納濾膜法脫硝工藝原理

納濾同微濾、超濾和反滲透一樣，均以壓力差為驅動(dòng)力，但其傳質(zhì)機理有所不同，其比較見(jiàn)表1。微濾和超濾膜由于孔徑較大，傳質(zhì)過(guò)程主要為孔流形式即篩分效應；反滲透膜屬于無(wú)孔膜，其傳質(zhì)過(guò)程為溶解擴散過(guò)程即靜電效應。納濾膜存在納米級微孔。且大部分負電荷，對無(wú)機鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢控制，同時(shí)也受電勢梯度的影響。對于純電解質(zhì)溶液，因Donnan平衡，同性離子會(huì )被帶電的膜活性層所排斥，如果同性離子為多價(jià)，截留率會(huì )更高，同時(shí)為了保持電荷平衡，反離子也會(huì )被截留，導致電子遷移流動(dòng)與對流方向相反。但是，帶多價(jià)反離子的共離子較帶單價(jià)反離子的共離子其截留率要低，這可能是因為多價(jià)反離子對膜電荷的吸附和屏蔽作用。

由于納濾膜的分離區間介于超濾和反滲透之間，故可截留硫酸根離子對鈉離子和氯離子有高通量。下面圖1是納濾膜的分離原理圖。

對于兩種同性離子混合物溶液，根據Donnan理論，與它們各自的單純鹽溶液相比，多價(jià)共離子比單價(jià)共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它們遷移率的不同，使低遷移的反離子的截留逐漸地減少。而高遷移的反離子的濃度增加，造成對流和電遷移的“抵消”。納濾膜對極性小分子有機物的選擇性截留是基于溶質(zhì)的尺寸和電荷。對于極性(或荷電)溶質(zhì)，其通過(guò)納濾膜時(shí)的截留率由靜電作用與位阻效應共同決定，而對于非極性溶質(zhì)則主要取決于位阻效應。

氯堿行業(yè)淡鹽水脫硝的納濾膜是一種特殊的膜品種，其表面孔徑為0．51nm，膜表面帶有一定的電荷，對二價(jià)離子或高價(jià)離子，如硫酸根離子具有很高且穩定的截留率，而對一價(jià)離子則具有較高的透過(guò)率。其材料結構穩定，在氯化鈉含量高的鹽水中長(cháng)期穩定運行。見(jiàn)圖2。

3膜法脫硝生產(chǎn)裝置情況

膜法脫硝工藝在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到了很好的運用。下面以煙臺某氯堿公司運用納濾膜法處理50m3/h淡鹽水脫硝工藝為實(shí)例進(jìn)行分析。該工藝主要由預處理單元和膜處理單元構成。預處理單元如圖3：將原料淡鹽水中加入NaSO3，除去游離氯至零，經(jīng)過(guò)換熱器冷卻至工藝要求，后用酸調節pH值至工藝要求，通過(guò)過(guò)濾裝置除去雜質(zhì)，進(jìn)人淡鹽水儲罐待用。正常情況下，通過(guò)在線(xiàn)檢測儀表保證了進(jìn)膜過(guò)濾單元的原料各項指標被控制在工藝要求的范圍內。

結論

通過(guò)對上述幾種脫硝工藝的設備投資、運行成本等經(jīng)濟分析，可以得出采用納濾膜法脫硝工藝具有以下優(yōu)勢：

(1)投資費用低，僅是冷凍法的1/3；(2)運行費用低，大約是沉淀法的1/4。成本穩定，納濾膜法主要消耗電．而氯化鋇的價(jià)格隨市場(chǎng)波動(dòng)變化較大；

(3)避免有毒作業(yè)，分離過(guò)程不需加入其它任何藥劑，鹽水水質(zhì)不受污染；(4)不產(chǎn)生二次污染物，無(wú)須處理廢渣，環(huán)保；(5)操作和維護簡(jiǎn)單，降低勞動(dòng)強度；(6)對硫酸根離子的截留率穩定，收率高。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)