1、基本信息
1.1 物料信息
石墨化學(xué)提純工藝產(chǎn)生的廢水，經(jīng)預處理后氯化鈉的含量為4%左右、硝酸鹽1870mg/L，含有20ppm的氟離子。
1.2 試驗目標
通過(guò)均相膜電滲析對廢水進(jìn)行濃縮至140g/L，淡水小于10g/L；濃水進(jìn)雙極膜電滲析得到兩個(gè)當量的酸、堿。
2、試驗方案
2.1 試驗原理
試驗采用均相膜電滲析處理水洗液，在電場(chǎng)作用下，水中的Na+透過(guò)陽(yáng)離子交換膜，Cl-透過(guò)陰離子交換膜，從淡水室遷移到濃水室，實(shí)現對鹽溶液的濃縮，詳見(jiàn)圖1。
3隔室雙極膜電滲析（圖2）原理在于，當雙極膜兩端施加反向電壓時(shí)，陰陽(yáng)離子交換層中的離子將分別通過(guò)陰、陽(yáng)層向主體溶液遷移。于是BP中間界面層出現了強電場(chǎng)的狹窄區域，此時(shí)，水分子快速解離生成H+和OH-遷移到主體溶液之中，消耗的水分子通過(guò)擴散作用由膜外溶液向中間界面層補充。遷移到主體溶液中的H+和OH-分別與穿過(guò)陰、陽(yáng)離子交換膜的Cl-、Na+結合，在酸、堿室生成HCl和NaOH。
試驗過(guò)程中通過(guò)電導率確定鹽濃度，并以能耗、處理量等參數進(jìn)行分析。
2.2 試驗方案
均相膜電滲析對廢水進(jìn)行脫鹽濃縮至140g/L后濃水進(jìn)入雙極膜電滲析制酸堿，淡水經(jīng)反滲透濃縮后回到原物料，產(chǎn)水回用；雙極膜電滲析鹽水濃度降至50g/L左右時(shí)回到原物料，堿液蒸發(fā)得片堿，酸液濃縮后繼續用于浸泡石墨。
2.3 試驗設備
試驗設備如表1所示。
2.4 檢測方法
具體檢測方法如表2所示。
3、結果與討論
物料預處理的檢測結果如表3所示，試驗前由于樹(shù)脂未活化故濃縮后對物料進(jìn)行除硬。濃鹽水過(guò)濾后未檢測到Ca、Mg的存在。
濃縮及雙極膜試驗結果匯總如表4所示。試驗共處理5L廢水，濃縮終點(diǎn)濃水電導率為162.2mS/cm，TDS為140.7g/L；淡水電導率9.8mS/cm，TDS為7.6g/L。雙極膜試驗產(chǎn)堿濃度為1.97mol/L、酸濃度為2.08mol/L。
4、結語(yǔ)
本次試驗主要考察均相膜電滲析濃縮該股石墨廢水并用雙極膜制酸堿。試驗結果顯示，均相膜電滲析工藝可行，試驗過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生膜污染的情況。經(jīng)濃縮后的鹽溶液中的金屬離子可經(jīng)螯合樹(shù)脂完全去除。
濃縮試驗中1臺AC50-120設備每小時(shí)能夠處理1.65t（1.64m3）物料，處理物料能耗為14.3kWh/t，若以膜堆凈電壓記，單位處理能耗為6.2kWh/t；過(guò)濾后的廢水TDS為46.5g/L，濃水140.7g/L、淡水7.6g/L。
雙極膜試驗中產(chǎn)堿濃度為1.97mol/L、酸濃度為2.08mol/L。處理濃鹽水能耗為183.96kWh/t，若以膜堆凈電壓記，單位處理能耗為121.08kWh/t；其中堿凈能耗為2186kWh/t（不含水泵）。
因此，均相膜電滲析結合雙極膜用于石墨工業(yè)的廢液處理，對廢水進(jìn)行預濃縮并資源利用，比傳統的蒸發(fā)系統資源化效果顯著(zhù)，而且產(chǎn)生鹽酸和氫氧化鈉，減輕了環(huán)境污染，既實(shí)現了清潔生產(chǎn)，保護了環(huán)境，又產(chǎn)生了可觀(guān)的收益，達到經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙提高，解決了石墨工業(yè)的制約，促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)資源化發(fā)展。（來(lái)源：浙江沐源環(huán)境工程有限公司）
