【摘要】：氯化銨廢水普遍存在于納米級超細碳酸鈣生產(chǎn)行業(yè)、純堿行業(yè)、稀土工業(yè)和化肥工業(yè)等行業(yè)中。這些廢水直接排放不僅會浪費大量可回收資源,還會造成一些環(huán)境問題,如水體的富營養(yǎng)化、藻類過度繁殖,所以對其有必要進行處理。現(xiàn)有的氯化銨廢水的處理方法包括:結(jié)晶、蒸發(fā)、分解、納米過濾和生物降解,但存在二次鹽污染、成本高、操作復雜等問題。此外,隨著我國化工行業(yè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的逐步提升,工業(yè)廢水和生活污水的排放量與日俱增。如何高效處理工業(yè)廢水、生活污水從而回收利用水資源受到人們的廣泛關注,并且對絮凝劑的性能提出了更高的要求。聚合硫酸鐵(PFS)是一種分子量高達10~5的鐵基聚合物絮凝劑,在COD、BOD、濁度、重金屬和顏色的去除方面效果優(yōu)良,且對溫度和pH值不敏感,一般來說,其鹽基度越高,絮凝效果效果越好。雙極膜電滲析(BMED)是雙極膜和電滲析的有機結(jié)合體。其中,雙極膜是一種特殊的復合膜,它由陰離子交換膜層、陽離子交換膜層和中間層組成。在直流電場的反向偏壓下,雙極膜可將H_2O解離成H~+和OH~-,而不需要添加任何化學試劑。本論文中,針對氯化銨廢水的處理和高鹽基度聚合硫酸鐵的制備,展開了BMED法的研究工作:1.采用BP-A構(gòu)型的BMED膜堆處理氯化銨廢水并將其轉(zhuǎn)化為鹽酸和氨水,以克服常規(guī)處理方法的局限性。首先,考察了不同的商業(yè)陰離子交換膜(TWEDA2、AMV、JAM-II和CJMA-2)和雙極膜(BP-1、BPM-I和FBM)對BMED過程性能的影響,結(jié)果顯示:綜合考慮到工藝性能(最終的鹽酸溶液濃度和最終的鹽室溶液電導率)、過程能耗和總過程成本,陰離子交換膜AMV和雙極膜BPM-I被認為是相對最佳的膜。其次,通過改變電流密度、NH_4Cl溶液的初始濃度和鹽酸溶液與NH_4Cl溶液的初始體積比來優(yōu)化BMED工藝,結(jié)果顯示:當電流密度從70 mA/cm~2增加到90 mA/cm~2時,過程能耗從1.51增加到2.83kW·h/kg HCl,最終的鹽酸溶液濃度從2.45增加到2.84 mol/L,總過程成本最高可達0.80$/kg HCl(70 mA/cm~2);增加NH_4Cl溶液的初始濃度會增加過程能耗、最終的鹽酸溶液濃度和總過程成本;隨著初始體積比從0.5增加到1.0,過程能耗在1.46和1.62 kW·h/kg HCl之間變化,最終酸濃度從1.95提高到2.71mol/L,而總過程成本從0.63降低到0.42$/kg HCl。綜上,分析這些實驗結(jié)果可得出最佳操作條件是:電流密度為80 mA/cm~2,初始NH_4Cl濃度為1 mol/L,酸溶液和NH_4Cl溶液的初始體積比為0.67~0.83。2.采用BP-A構(gòu)型的BMED膜堆連續(xù)制備高鹽基度PFS,主要考察了電流密度、原料補充液中硫酸亞鐵和硫酸的摩爾進料比以及原料補充液的流速對產(chǎn)品PFS各性能指標(鹽基度、全鐵含量、pH值、密度等)和過程能耗的影響。結(jié)果顯示:電流密度從10增加到20 mA/cm~2時,鹽基度從8.59%顯著增加到11.32%,去濁率從84.31%逐漸增加到95.34%,但當電流密度大于20 mA/cm~2時,鹽基度和去濁率稍有下降,過程能耗最高可達4.26 kW·h/kg H_2SO_4,酸液罐最終酸濃度最高可達0.45 mol/L;原料補充液中硫酸亞鐵和硫酸的摩爾進料比從2.01增加到4.08時,鹽基度從8.69%增加到11.38%,去濁率從94.96%逐漸增加到95.88%,過程能耗在3.05~3.15 kW·h/kg H_2SO_4范圍內(nèi)變化,酸液罐最終酸濃度約為0.38 mol/L;原料補充液流速從1增加到3 mL/min時,鹽基度從11.52%下降到6.75%,去濁率從95.92%逐漸降低到75.61%,同時,過程能耗從3.09下降到2.77 kW·h/kg H_2SO_4�？傊�,本文提出了一種簡單、綠色、高效的處理氯化銨廢水和制備高鹽基度PFS的方法。在實驗室研究規(guī)模下,成功地處理了一定濃度的氯化銨廢水和制備了合格PFS的產(chǎn)品。為了進一步將該處理和制備方法應用于工業(yè)生產(chǎn)中,一方面需要開發(fā)性價比較高的離子交換膜,另一方面還需將實驗裝置放大,進行中試生產(chǎn)研究。
【圖文】：

子交換樹脂不需要再生，同時原料液中的離子幾乎可完全被遷移。（5）卷式電滲析卷式電滲析設備的構(gòu)造與卷式反滲透設備的構(gòu)造相似，如圖1.1所示，由陰離子交換膜、陽離子交換膜、塑料隔網(wǎng)板、正負電極和濃、淡水配集管構(gòu)成，陰離子交換膜、陽離子交換膜、絕緣隔網(wǎng)板按順序相互緊貼，以兼作一電極的集水管為軸向被繞成螺旋狀放置在一個空心的同心圓柱體中，圓柱體外面包以作另一電極的金屬外殼，陰離子交換膜和陽離子交換膜與塑料隔網(wǎng)板制成淡液通道單元，在膜堆電極與淡液通道單元之間由塑料網(wǎng)隔板形成濃液通道單元。圓柱體的柱心是陽極，圓柱體的表殼上是陰極，淡水和濃水沿著膜間通道流動，管道垂直于圖紙的平面

第一章 緒論子和氫氧根離子的性質(zhì)，，可直接使發(fā)酵液轉(zhuǎn)變成有機酸，不但節(jié)約了原且很大程度上簡化了流程，同時也保護了環(huán)境。例如，圖 1.3 是 BP-A型的雙極膜電滲析制備蘋果酸的工作原理圖，由陽極室、產(chǎn)酸室、脫鹽室組成，蘋果酸鈉（NaMal）在脫鹽室中分解成 Na+和蘋果酸根離子，N離子交換膜進入到陰極室與雙極膜產(chǎn)生的 OH-結(jié)合生成 NaOH，蘋果酸雙極膜產(chǎn)生的 H+結(jié)合生成蘋果酸。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ317;X78

【參考文獻】

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1 丁姍姍;李洛洛;;反滲透膜技術(shù)的應用[J];山東工業(yè)技術(shù);2015年22期

2 王磊;譚少鵬;邵晶晶;朱令之;;論氯化銨廢水中銨根離子的處理方法[J];廣東化工;2014年16期

3 張亞麗;張依章;張遠;劉相超;馬淑芹;唐常源;劉思思;孫麗慧;;太子河流域地表水和地下水硝酸鹽污染特征及來源分析[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報;2014年08期

4 王吉秀;王丹丹;祖艷群;李元;秦麗;;氯離子對玉米累積鎘的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2014年15期

5 王秀茹;李前鋒;王娜;王立輝;;工業(yè)廢水中氯化銨的處理方法[J];煤炭與化工;2014年01期

6 石紹淵;張曉琴;王汝南;曹宏斌;;填充床電滲析技術(shù)的研究進展[J];膜科學與技術(shù);2013年05期

7 周挺進;陳曉;陳日耀;鄭曦;陳麗金;陳震;;雙極膜研究的最新進展[J];膜科學與技術(shù);2013年05期

8 李長海;黨小建;張雅瀟;;電滲析技術(shù)及其應用[J];電力科技與環(huán)保;2012年04期

9 鄭淑英;;雙極膜電滲析的理論研究進展與應用[J];化學工程與裝備;2011年10期

10 唐瑜鐘;陳志傳;蕭作平;童張法;;二氯二氨鋅的制備及性質(zhì)[J];有色金屬(冶煉部分);2011年08期

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1 姚瑞華;納米材料復合膜在處理高濃度氯化銨廢水中的應用[D];中國海洋大學;2006年

本文編號：2660483