本文關(guān)鍵詞：利用雙極膜電滲析以濃海水制備酸堿的研究

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【摘要】：海水淡化，作為淡水資源的開源增量技術(shù)，，在很大程度上緩解了水資源缺乏危機(jī)。淡化技術(shù)主要包括多級(jí)閃蒸（MSF）、多效蒸餾（MED）、反滲透（RO）以及電滲析（ED）。根據(jù)不同地區(qū)及不同水質(zhì)，每一種淡化技術(shù)都有其相應(yīng)的市場。但是不管是哪一種技術(shù)，為了防止系統(tǒng)的結(jié)垢問題，淡化前的酸化預(yù)處理是必需的，特別對(duì)反滲透海水淡化。但是，酸（濃鹽酸或濃硫酸）的運(yùn)輸和儲(chǔ)存會(huì)帶來一系列的安全隱患，特別是遠(yuǎn)離硫酸（鹽酸）工廠的海水淡化基地。同樣由酸的來源問題所導(dǎo)致的還有海水淡化水的后處理。由于淡化水TDS含量較低，在送往供水管道之前需要將其礦化，一般采用CaCO3溶解法，此法仍然需要消耗大量的酸。另外，海水淡化過程中排放的濃海水是一種高濃度的鹽鹵資源，若將其直接排放，對(duì)近海環(huán)境造成污染的同時(shí)，也是對(duì)資源的浪費(fèi)。 雙極膜電滲析的應(yīng)用能同時(shí)解決上述三個(gè)問題。在通電條件下，雙極膜內(nèi)的水分子能解離成H+和OH-，H+與濃海水中的Cl-和SO42-結(jié)合生成酸，OH-與濃海水中的Na+結(jié)合生成堿。其中，制備的酸可用于海水淡化酸化預(yù)處理及后處理，生成的堿可用于鎂資源的提取。解決酸的來源問題同時(shí)，又可以使?jié)夂ＫY源得到合理利用。 本文以雙極膜電滲析的酸堿制備作為切入點(diǎn)，探討該技術(shù)用于上述問題的可行性。研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下： 1.在利用濃海水進(jìn)行雙極膜電滲析的酸堿制備實(shí)驗(yàn)之前，實(shí)驗(yàn)預(yù)先考察一下其主要成分的酸堿（NaCl及Na2SO4）制備情況，判斷其可行性。采用三室型雙極膜電滲析由硫酸鈉以及氯化鈉進(jìn)行原位產(chǎn)酸，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出兩種鹽都具有較高的產(chǎn)酸效率，皆可用于海水淡化酸化預(yù)處理中酸的制備，且在堿室可得到純度較高的氫氧化鈉。 2.在確定采用濃海水主要鹽成分制備酸堿的可行性后，實(shí)驗(yàn)下一步采用RO濃海水進(jìn)行酸堿制備實(shí)驗(yàn)。但是，在實(shí)驗(yàn)之前，需預(yù)先采用模擬RO濃海水來確定其最佳的操作參數(shù)。結(jié)果顯示在連續(xù)處理模式下電流密度為57mA/cm2、流速為0.3L/h時(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻B續(xù)地獲得1mol/L的混合酸和1mol/L的氫氧化鈉。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過膜堆電阻及掃描電鏡分析證實(shí)了離子交換膜在酸堿連續(xù)制備中無結(jié)垢及污染趨勢(shì)，說明采用雙極膜技術(shù)利用RO濃海水進(jìn)行酸堿制備具有可行性。 3.針對(duì)反滲透海水淡化淡化水低堿度和低鹽度的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)以以色列的后處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)采用石灰石溶解法對(duì)淡化水進(jìn)行礦化，同時(shí)對(duì)雙極膜電滲析鹽室出水進(jìn)行回用。實(shí)驗(yàn)考察不同填料粒徑（2、3及4mm）及流速（50、75及100L/h）下礦化過程的變化情況。結(jié)果表明：隨著粒徑的減少，CaCO3的溶解速度越快，其出水的Ca2+濃度和pH越高；流速越大，相對(duì)應(yīng)的取樣口礦化水Ca2+濃度越低，即相應(yīng)的CaCO3溶解量越少。在礦化水與淡化水以1：6的比例進(jìn)行混合后，為滿足出水堿度，得出需加入NaHCO3的量為100mg/L，且最終得到的出水達(dá)到供給標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ028.72;P747

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1284385