本文關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)DD、ED和BMED處理工業(yè)醋酸鈉廢渣

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【摘要】：二噻農(nóng)是由德國(guó)Merck公司20世紀(jì)60年代開發(fā)的優(yōu)秀殺菌劑品種,具有廣譜、低毒、病蟲害對(duì)其抗性低的優(yōu)點(diǎn)。二噻農(nóng)用作保護(hù)性殺菌劑,可防治多種真菌性病害,特別對(duì)炭疽病效果顯著。工業(yè)生產(chǎn)二噻農(nóng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的固體廢渣,該廢渣含有約76.6%的醋酸鈉,其余是生產(chǎn)二噻農(nóng)過(guò)程中產(chǎn)生的萘醌類及色素等。由于成分復(fù)雜,對(duì)該廢渣目前還鮮有有效的回收利用方法,多采用焚燒、衛(wèi)生填埋方式進(jìn)行處理,不但造成了空氣、土壤或水體的污染也帶來(lái)了資源浪費(fèi)。由于該廢渣中除醋酸鈉外的其他成分均不荷電,因此我們考慮使用膜分離技術(shù)擴(kuò)散滲析(DD)、普通電滲析(ED)以及雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣。在擴(kuò)散滲析(DD)過(guò)程中,以陽(yáng)膜DD過(guò)程為例,醋酸鈉廢渣料液中Na+在濃度差作用下通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入水室,由電中性原理可知CH3COO-也會(huì)隨之遷移至水室,這樣經(jīng)過(guò)一段時(shí)間擴(kuò)散滲析過(guò)程,我們就可以在水室得到純化的醋酸鈉溶液,達(dá)到從廢渣中回收醋酸鈉的目的；使用傳統(tǒng)電滲析(ED)時(shí),在電場(chǎng)的作用下料液室中Na+向負(fù)極方向遷移,通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入回收室,CHsCOO-向正極方向遷移,通過(guò)陰膜進(jìn)入回收室,因此同樣可以有效處理醋酸鈉廢渣；雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣時(shí),料液室中Na+向負(fù)極方向遷移通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入堿室,在堿室與雙極膜水解離產(chǎn)生的OH相結(jié)合,生成氫氧化鈉；CH3COO-向正極方向遷移,通過(guò)陰膜進(jìn)入酸室,在酸室與雙極膜水解離產(chǎn)生的H+相結(jié)合生成醋酸,從而同時(shí)得到醋酸和氫氧化鈉這兩種重要的化工原料。本文分為五個(gè)部分,各部分主要內(nèi)容如下：第一章為緒論部分,闡述了醋酸鈉廢渣的來(lái)源、成分、現(xiàn)有處理手段的類別及缺點(diǎn)等,然后根據(jù)該廢渣的成分,分析膜分離技術(shù)處理該廢渣的可行性,并選取幾種常用的膜分離技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹,最后簡(jiǎn)要介紹了本課題來(lái)源、意義及主要內(nèi)容；第二章先用DD過(guò)程探究幾種不同的離子交換膜對(duì)醋酸鈉廢渣中有機(jī)雜質(zhì)的滲透,結(jié)果表明日本旭化成公司的膜CMV/AMV對(duì)有機(jī)雜質(zhì)滲透較少,因此我們選取該膜用于后續(xù)的BMED過(guò)程。在BMED實(shí)驗(yàn)中,先使用BP-A-C-BP的膜堆構(gòu)型,固定料液濃度為1.49mol/L,對(duì)電流密度進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明50 mA/cm2是最優(yōu)的電流密度。然后在50 mA/cm2下進(jìn)一步變化膜堆構(gòu)型,包括BP-A-C-BP、 C-BP-A-C、BP-C-BP和BP-A-BP膜堆。綜合分析不同膜堆的電流效率、能耗以及酸堿產(chǎn)量,得知C-BP-A-C為最優(yōu)的BMED膜堆構(gòu)型。還有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是,在酸室中添加強(qiáng)酸001*7型陽(yáng)離子交換樹脂可以顯著降低整個(gè)體系電壓降,因此可以使能耗顯著降低。在優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下,即采用C-BP-A-C構(gòu)型膜堆、50mA/cm2電流密度、酸室中添加001*7樹脂,運(yùn)行3h可得到較高的酸堿產(chǎn)量(0.491mol/L CH3COOH,0.556 mol/L NaOH)、較高的電流密度(以CH3COOH計(jì)算為87.7%,以NaOH計(jì)算為99.0%),另外,醋酸鈉的轉(zhuǎn)化率為45.4%。但是我們也可以看到,此過(guò)程的能耗較高,生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH能耗分別為22.3 kWh和29.7 kW h：酸堿產(chǎn)品純度較低,酸室和堿室中雜質(zhì)的TOC的值分別為1.61g/L和0.16 g/L�？偟膩�(lái)說(shuō),本章研究證明了BMED過(guò)程處理醋酸鈉廢渣以生產(chǎn)CH3COOH和NaOH的可行性,這一點(diǎn)具有重要的實(shí)際意義,不僅可減少二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)土壤和水體的污染,還可以為工業(yè)生產(chǎn)提供重要的化工原料。不過(guò)在能耗和產(chǎn)品純度方面,還有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。為此,我們又進(jìn)行了后繼章節(jié)的研究。第三章和第四章主要是針對(duì)第二章膜過(guò)程存在的問(wèn)題和缺陷加以解決和優(yōu)化,以期獲得更好的處理效果。我們嘗試將膜分離過(guò)程集成起來(lái)進(jìn)行醋酸鈉廢渣溶液的處理,包括DD和BMED的集成(第三章)、ED和BMED的集成(第四章)。固定料液濃度為1.49 mol/L,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后,DD與BMED過(guò)程集合處理醋酸鈉廢渣,得到的酸堿產(chǎn)量為0.381 mol/L CH3COOH和0.431 mol/L NaOH,以CH3COOH和NaOH為基準(zhǔn)計(jì)算的電流效率分別為78.3%和90.3%,能耗有顯著降低,每生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH耗能分別為3.1 kWh和4.1 kW h。ED與BMED過(guò)程的結(jié)合也獲得了高的酸堿產(chǎn)量(0.46 mol/L CH3COOH,0.50 mol/L NaOH)、較高的電流效率(以CH3COOH為基準(zhǔn),值為80.6%；NaOH為基準(zhǔn),值為89.5%)和較低的能耗(11.8 kW h/kg CH3COOH 12.7 kW h/kg NaOH)。另外,DD或ED與BMED的集成過(guò)程所得到的產(chǎn)品純度也要高于單獨(dú)BMED過(guò)程(第二章)。以ED與BMED的集成為例,實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3 h后酸室和堿室的TOC值分別為0.42 g/L和0.03 g/L。總體來(lái)說(shuō),與單獨(dú)BMED處理醋酸鈉廢渣相比,集成過(guò)程具有明顯的優(yōu)勢(shì)。第五章為全文的總結(jié),通過(guò)以上各章節(jié)所介紹的小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以看出BMED、DD或ED與BMED耦合過(guò)程都可以達(dá)到處理醋酸鈉廢渣的目的,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化,可得到較好的處理效果。但是要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還需要很多的探索,包括整個(gè)過(guò)程能耗如何降低、膜壽命和過(guò)程穩(wěn)定性的提高以及膜過(guò)程工藝的進(jìn)一步優(yōu)化等。
【關(guān)鍵詞】：醋酸鈉 廢渣 膜技術(shù)集成 擴(kuò)散滲析 普通電滲析 雙極膜電滲析
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X786;TQ028.8
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-20
• 第一章 緒論20-30
• 1.1 工業(yè)醋酸鈉廢渣的來(lái)源20
• 1.2 離子交換膜20-22
• 1.2.1 離子交換膜簡(jiǎn)介20-21
• 1.2.2 離子交換膜發(fā)展歷程21-22
• 1.3 擴(kuò)散滲析(DD)22-23
• 1.4 反滲透(RO)23
• 1.5 電滲析23-27
• 1.5.1 傳統(tǒng)電滲析(ED)23-24
• 1.5.2 雙極膜電滲析(BMED)24-26
• 1.5.3 電解電滲析(EED)26
• 1.5.4 電去離子技術(shù)(EDI)26-27
• 1.6 離子膜分離技術(shù)的發(fā)展27
• 1.7 論文研究來(lái)源、意義及主要內(nèi)容27-30
• 1.7.1 本論文研究來(lái)源27-28
• 1.7.2 本論文研究意義28
• 1.7.3 本論文研究的主要內(nèi)容28-30
• 第二章 雙極膜電滲析(BMED)直接處理工業(yè)醋酸鈉廢渣30-49
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分30-34
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器30-31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及料液配制31
• 2.1.3 擴(kuò)散滲析(DD)選膜過(guò)程31-32
• 2.1.4 BMED處理醋酸鈉廢渣料液32-33
• 2.1.4.1 BMED四種不同的膜堆構(gòu)型32
• 2.1.4.2 BMED裝置32-33
• 2.1.5 BMED過(guò)程樣品測(cè)試和數(shù)據(jù)處理33-34
• 2.2 結(jié)果與討論34-47
• 2.2.1 膜類型對(duì)擴(kuò)散滲析(DD)的影響34-35
• 2.2.2 離子交換樹脂對(duì)BMED(BP-A-C-BP)過(guò)程的影響35-37
• 2.2.3 電流密度對(duì)BMED(BP-A-C-BP)過(guò)程的影響37-42
• 2.2.3.1 電流密度對(duì)BMED電壓降的影響38
• 2.2.3.2 電流密度對(duì)BMED酸堿產(chǎn)量的影響38-40
• 2.2.3.3 電流密度對(duì)BMED過(guò)程電流效率及能耗的影響40-42
• 2.2.4 膜堆構(gòu)型對(duì)BMED過(guò)程的影響42-45
• 2.2.4.1 膜堆構(gòu)型對(duì)酸堿產(chǎn)量的影響42-44
• 2.2.4.2 不膜堆構(gòu)型對(duì)電壓降、電流效率及能耗的影響44-45
• 2.2.5 BMED過(guò)程膜污染的探究45-46
• 2.2.6 BMED產(chǎn)酸堿純度的分析46-47
• 2.3 本章小結(jié)47-49
• 第三章 擴(kuò)散滲析(DD)-雙極膜電滲析(BMED)集成處理醋酸鈉廢渣49-63
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分49-53
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器49-50
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及料液配制50
• 3.1.3 擴(kuò)散滲析(DD)過(guò)程處理醋酸鈉廢渣50-52
• 3.1.3.1 DD裝置51-52
• 3.1.3.2 DD過(guò)程樣品測(cè)試及數(shù)據(jù)處理52
• 3.1.4 雙極膜電滲析(BMED)過(guò)程處理醋酸鈉廢渣52-53
• 3.2 結(jié)果與討論53-62
• 3.2.1 擴(kuò)散滲析(DD)過(guò)程的優(yōu)化53-56
• 3.2.1.1 膜類型對(duì)DD過(guò)程的影響53-55
• 3.2.1.2 運(yùn)行時(shí)間對(duì)DD過(guò)程的影響55-56
• 3.2.2 電流密度對(duì)DD-BMED過(guò)程的影響56-60
• 3.2.2.1 電流密度對(duì)DD-BMED過(guò)程電壓降的影響56
• 3.2.2.2 電流密度對(duì)DD-BMED過(guò)程酸堿產(chǎn)量的影響56-59
• 3.2.2.3 電流密度對(duì)DD-BMED過(guò)程電流效率及能耗的影響59-60
• 3.2.3 DD-BMED過(guò)程產(chǎn)品純度分析60
• 3.2.4 DD-BMED過(guò)程膜污染情況分析60-62
• 3.3 DD-BMED過(guò)程小結(jié)62-63
• 第四章 電滲析(ED)-雙極膜電滲析(BMED)集成處理醋酸鈉廢渣63-77
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分63-65
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器63-64
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及料液配制64
• 4.1.3 電滲析(ED)過(guò)程處理醋酸鈉廢渣64-65
• 4.1.3.1 ED裝置64-65
• 4.1.3.2 ED過(guò)程樣品測(cè)試及數(shù)據(jù)處理65
• 4.1.4 雙極膜電滲析(BMED)過(guò)程處理醋酸鈉廢渣65
• 4.2 結(jié)果與討論65-76
• 4.2.1 ED過(guò)程65-71
• 4.2.1.1 電流密度對(duì)ED性能的影響65-68
• 4.2.1.2 料液濃度對(duì)ED性能的影響68-71
• 4.2.2 ED-BMED過(guò)程71-74
• 4.2.2.1 電流密度對(duì)ED-BMED過(guò)程電壓降的影響71
• 4.2.2.2 電流密度對(duì)ED-BMED過(guò)程酸堿產(chǎn)量的影響71-74
• 4.2.2.3 電流密度對(duì)ED-BMED過(guò)程電流效率及能耗的影響74
• 4.2.3 電流密度對(duì)ED-BMED產(chǎn)品純度的影響74-75
• 4.2.4 ED-BMED過(guò)程膜污染情況分析75-76
• 4.3 ED-BMED過(guò)程小結(jié)76-77
• 第五章 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-86
• 研究生在讀期間的研究成果86

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 薛帥;膜分離技術(shù)DD、ED和BMED處理工業(yè)醋酸鈉廢渣[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

2 黃杰;以草甘膦母液廢水資源化處理為示例的BMED酸堿制備過(guò)程[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1070217