本文選題：草甘膦 + 雙極膜電滲析�。� 參考：《中國(guó)海洋大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：草甘膦是一種高效廣譜低毒性農(nóng)藥，由于近年來轉(zhuǎn)基因作物的擴(kuò)大種植，草甘膦銷量和市場(chǎng)需求迅速增長(zhǎng)，目前已成為世界需求量最大的農(nóng)藥之一。統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)已成為草甘膦的第一生產(chǎn)國(guó)。由于原料和工藝知識(shí)產(chǎn)權(quán)等因素的限制，我國(guó)大約70%的草甘膦是通過甘氨酸法生產(chǎn)獲得的。然而，通過甘氨酸法生產(chǎn)草甘膦將副產(chǎn)含草甘膦（約1%）和大量鹽分（NaCl，約15%）的生產(chǎn)廢水。顯然，上述生產(chǎn)廢水的直接排放將不僅會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境（如土地鹽堿化等），而且也會(huì)造成一定程度上的資源浪費(fèi)。 本文設(shè)計(jì)了一種草甘膦生產(chǎn)廢水的資源化工藝，旨在實(shí)現(xiàn)草甘膦生產(chǎn)過程的零排放。即，采用雙極膜電滲析法處理草甘膦廢水，將廢水中所含大量的NaCl進(jìn)行脫鹽處理并轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl和NaOH，在回收草甘膦的同時(shí)也獲得了草甘膦生產(chǎn)過程所必需的酸和堿，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了物料的循環(huán)利用和生產(chǎn)過程的零排放。 本文首先進(jìn)行了雙極膜電滲析法資源化草甘膦生產(chǎn)廢水的實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模實(shí)驗(yàn)，初步探索了該工藝的可行性。實(shí)驗(yàn)采用國(guó)產(chǎn)雙極膜、國(guó)產(chǎn)異相陽離子交換膜和國(guó)產(chǎn)異相陰離子交換膜組成雙極膜膜堆，對(duì)模擬草甘膦生產(chǎn)廢液（即含NaCl15%，含草甘膦1.2%，pH約為11）進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中的酸堿濃度通過分別以酚酞和甲基橙為指示劑的氫氧化鈉和鹽酸相互的標(biāo)準(zhǔn)滴定獲得，通過電導(dǎo)率儀和pH計(jì)監(jiān)測(cè)料液體系的電導(dǎo)率和pH變化情況，通過國(guó)標(biāo)GB12686-2004中的分光光度法在242nm的波長(zhǎng)下檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中草甘膦的滲漏情況。實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了該工藝的技術(shù)可行性，即實(shí)現(xiàn)脫鹽并轉(zhuǎn)化為鹽酸和氫氧化鈉的同時(shí)，料液中草甘膦并未向酸室和堿室滲漏。繼而，實(shí)驗(yàn)中著重考察了所施加的電流密度對(duì)資源化工藝的電流效率和能耗的影響，結(jié)果證實(shí)有一定的工業(yè)化可行性，如在70mA/cm~2的電流密度下，以所得的鹽酸來計(jì)算，電流效率和能耗可以達(dá)到63%和10.5kWh/kg�；诖私Y(jié)果，我們進(jìn)一步核算整個(gè)工藝過程的生產(chǎn)成本，結(jié)果顯示該工藝具有一定的經(jīng)濟(jì)可行性。另外，我們也進(jìn)行了德國(guó)雙極膜和國(guó)產(chǎn)膜的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果顯示二者的電流效率和能耗等并沒有顯著差別。 進(jìn)而，本文采用中試規(guī)模，考察電流密度、初始酸堿濃度、初始料液鹽濃度、電滲析器料液流量等四個(gè)獨(dú)立因素對(duì)雙極膜電滲析處理草甘膦廢水的過程影響，每個(gè)因素選取5個(gè)水平，采用響應(yīng)面法優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電流密度、初始酸堿濃度、初始料液鹽濃度、電流密度和初始料液的鹽濃度的交互作用對(duì)過程成本有較明顯影響，流量和其它因素交互作用等影響不明顯。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)得出實(shí)驗(yàn)最佳條件：當(dāng)電流密度為87.46mA/cm~2，料液室起始鹽濃度為14g/100mL，起始酸堿濃度為0.08mol/L，流量為40L/h時(shí)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)合理可能最低成本為0.72$/kg，參照電流密度90mA/cm~2最低成本0.7$/kg，模型較準(zhǔn)確。 從過程成本考慮，國(guó)產(chǎn)膜的價(jià)格較低，因此我們又換用國(guó)產(chǎn)雙極膜和國(guó)產(chǎn)均相和異相陽膜組成膜堆在電流密度50mA/cm~2，起始酸堿濃度0.04M，鹽度14g/100mL，流量40L/h的條件下進(jìn)行雙極膜電滲析處理草甘膦廢水實(shí)驗(yàn)。在能耗方面的效果并沒有很大的差異。但由于膜價(jià)格與國(guó)外進(jìn)口膜相差很大，，從過程成本講國(guó)產(chǎn)膜更勝一籌，由于國(guó)產(chǎn)雙極膜并未大規(guī)模商品化，我們只是進(jìn)行了初步的探索。
[Abstract]:Glyphosate is a highly effective and low toxic pesticide. Due to the expansion of transgenic crops in recent years, the sales of glyphosate and the market demand have increased rapidly. At present, it has become one of the most demanding pesticides in the world. Statistics show that China has become the first producer of glyphosate. About 70% of the country's glyphosate is produced by glycine process. However, glyphosate is produced by glyphosate by glyphosate, which will produce a by-product of glyphosate (about 1%) and a large amount of salt (NaCl, about 15%). It is clear that the direct discharge of the wastewater will not only seriously pollute the environment (such as salinization, etc.), but also cause a certain degree. A waste of resources.
In this paper, a resource process for glyphosate production wastewater is designed to achieve zero emission of glyphosate production process. That is, the treatment of glyphosate wastewater by bipolar membrane electrodialysis is used to remove a large amount of NaCl in the wastewater and convert it into HCl and NaOH, and the process of glyphosate production is also obtained. The acid and alkali are needed to achieve the recycling of materials and zero discharge in the production process.
The feasibility of this process was preliminarily explored in the laboratory of bipolar membrane electrodialysis. The feasibility of this process was preliminarily explored. A bipolar membrane reactor made of domestic bipolar membrane, home-made heterogenous cation exchange membrane and domestic heterogeneous anion exchange membrane was used to simulate the waste liquid containing NaCl15%. Glyphosate 1.2%, pH about 11) was tested. The concentration of acid and base in the experiment was obtained by the standard titration of sodium hydroxide and hydrochloric acid with phenolphthalein and methyl orange respectively. The conductivity and pH changes of the liquid system were monitored by the conductivity meter and the pH meter, and the wavelength of 242nm in the national standard GB12686-2004 was obtained. The experiment preliminarily confirmed the technical feasibility of this process, that is, to realize desalination and transform into hydrochloric acid and sodium hydroxide, while the glyphosate did not leak into the acid chamber and the alkali chamber. In the experiment, the current efficiency and energy consumption of the applied current density on the resource process were investigated in the experiment. The results confirm the feasibility of a certain industrialization. For example, at the current density of 70mA/cm~2, the current efficiency and energy consumption can reach 63% and 10.5kWh/kg. based on the calculation of the hydrochloric acid. We further calculate the production cost of the whole process. The result shows that the process has a certain economic feasibility. In addition, I The German bipolar membrane and domestic membrane were also tested. The results showed that the current efficiency and energy consumption of the two had no significant difference.
Then, this paper uses the pilot scale to investigate the effects of four independent factors, such as current density, initial acid and base concentration, initial liquid salt concentration, and the discharge of electrodialysis, on the process of glyphosate wastewater treatment by bipolar membrane electrodialysis. Each factor is selected at 5 levels, and the response surface method is used to optimize the design experiment. The experimental results show the current density, and the initial results show the initial current density. The interaction between the concentration of acid and base, the initial liquid salt concentration, the current density and the salt concentration of the initial liquid has a obvious influence on the process cost, and the interaction between the flow and other factors is not obvious. The optimum design conditions are obtained by optimizing the design: when the current density is 87.46mA/cm~ 2, the initial salt concentration of the liquid chamber is 14g/100mL, the starting acid is the initial acid. When the concentration of alkali is 0.08mol/L and the flow rate is 40L/h, the lowest cost of the prediction experiment is 0.72$/kg, and the minimum cost of the current density 90mA/cm~2 is 0.7$/kg, and the model is more accurate.
Considering the cost of the process, the price of the domestic film is low, so we have replaced the domestic bipolar membrane and homemade homogeneous and heterogeneous positive film in the current density 50mA/cm~2, the initial acid base concentration of 0.04M, the salinity 14g/100mL, the flow 40L/h, and the treatment of glyphosate wastewater by bipolar membrane electrodialysis. However, because the price of the membrane is very different from that of the foreign imported film, it is better to tell the domestic film from the process cost. Because the domestic bipolar membrane is not commercialized on a large scale, we have just carried out a preliminary exploration.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2058206