響應面法優(yōu)化電滲析處理褐藻酸鈉廢水

摘要：采用電滲析器處理過(guò)濾的褐藻酸鈉廢水，褐藻酸鈉廢水初始水質(zhì)如下：Ca2+（56 mg/L）、Cl-（1 808 mg/L）、電導率（7.24 mS/cm）。處理目標值如下：Ca2+（60 mg/L）、Cl-（300 mg/L）、電導率（2.50 mS/cm）。運用Design-Expert分析軟件，采用Box-Behnken的中心組合設計方法，研究了流量、電壓及淡水濃水體積比及其交互作用對直流電耗的影響。建立了電滲析處理褐藻酸鈉廢水的二次多項數學(xué)模型，并以電滲析的直流電耗為響應值做響應面，確定電滲析處理褐藻酸鈉廢水的最佳工藝條件為：流量200 L/h、電壓40 V、淡水濃水體積比1：1。在此條件下電滲析的直流電耗最小為0.45 kWh/kg，電滲析器處理后的水質(zhì)如下：Ca2+（56 mg/L）、Cl-（259 mg/L）、電導率（2.00 mS/cm），達到處理目標。

褐藻酸鈉廣泛應用于印染、食品、醫藥、化工和農業(yè)等領(lǐng)域，該行業(yè)又是耗水量較大的一類(lèi)企業(yè)。據統計，每生產(chǎn)1t褐藻酸鈉需消耗自來(lái)水約1*103t，排放廢水800t，造成了可利用水資源的嚴重浪費。在生產(chǎn)褐藻酸鈉的工藝中，鈣化凝析工藝廢水中無(wú)機鹽濃度較高，約占褐藻酸鈉加工廢水排放量的70%左右，是一種主要的廢水源。褐藻酸鈉生產(chǎn)廢水中主要含有多糖、甲醛、纖維素、蛋白質(zhì)和色素等有機物，同時(shí)含有大量的無(wú)機鹽，若不加處理直接排放，會(huì )對近海海域及周邊的陸地環(huán)境造成一定的污染，不僅會(huì )引起水體惡化，影響水產(chǎn)資源和水產(chǎn)養殖業(yè)，甚至會(huì )危害人體健康。

電滲析是在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，使帶電離子從水溶液和其他不帶電組分中分離出來(lái)的一種電膜分離過(guò)程，已在各種天然水凈化、海水濃縮制鹽、廢水處理等行業(yè)中得到廣泛應用。采用電滲析法將褐藻酸鈉廢水中的雜質(zhì)離子（如Na+、Ca2+、Cl-等）進(jìn)行分離濃縮，淡室得到淡水經(jīng)過(guò)其他工藝處理，處理后水質(zhì)達到工業(yè)水指標要求，水資源得到回收利用，降低工業(yè)水消耗問(wèn)題。本文采用電滲析裝置，利用響應面法優(yōu)化廢水處理的最佳工藝條件，選取運行電壓、淡水室和濃水室的體積比、流量3個(gè)因素進(jìn)行Box-Behnken中心組合設計，優(yōu)化得到電滲析器直流電耗最小的工藝條件，為電滲析裝置在褐藻酸鈉廢水的回收利用提供一定的理論參考。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1實(shí)驗部分

1.1材料和儀器

實(shí)驗所用褐藻酸鈉廢水由某公司提供，該廢水經(jīng)沉降處理后進(jìn)行實(shí)驗。

DSA-V-1型電滲析特種電驅動(dòng)膜分離器：江蘇日泰環(huán)保工程有限公司。

DDS-307A電導率儀'上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗裝置

實(shí)驗所用電滲析器由江蘇日泰環(huán)保工程有限公司生產(chǎn)，由主機、整流器、加藥系統、清洗系統和PLC控制系統等組成。電滲析器組裝方式為一級二段，由陰、陽(yáng)離子交換膜、隔板（厚0.9mm）、鈦涂釕電極及夾緊裝置等組成。電滲析器處理料液的實(shí)驗原理如圖1所示。當向隔室通入鹽水后，在直流電場(chǎng)作用下，Na+向陰極遷移，Cl-向陽(yáng)極遷移，但由于離子交換膜的選擇透過(guò)性，而使淡室中的鹽水淡化，濃室中鹽水被濃縮，實(shí)現脫鹽目的。

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