雙極膜的應(yīng)用與展望(編輯修改稿)
2024-07-25 12:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程，以及皂化萃取劑時發(fā)生的交換反應(yīng)，這些廢鹽分離成酸堿，實(shí)現(xiàn)流程的閉路循環(huán)，可實(shí)現(xiàn)真正的污水零排放。金屬加工的廢液主要來源于酸洗，這些廢液可通過中和沉淀脫除其中的金屬離子（如：鐵、鈣、重金屬），鹽液分離成酸堿后可分別用于酸洗、中和沉淀，使酸、堿閉路循環(huán)實(shí)現(xiàn)污水零排放和有用資源的有價回收。例1：低品位冰銅處理例2：三氧化二鉬生產(chǎn)過程例3：不銹鋼酸洗液處理工藝以上的工藝中均可實(shí)現(xiàn)閉路無污染工藝，減少了傳統(tǒng)工藝中的二次污染。在廢氣處理方面在一些焚燒廢氣治理中，一些有害氣體的富集回收方面，雙極膜電滲析也有廣闊的應(yīng)用前景，石化尾氣焚燒、煤電廠煙道氣脫硫等，如煤電廠脫硫，現(xiàn)行的方法大部分為石灰法，部分是氧化鎂法，產(chǎn)生大量廢渣，利用價值很低，氧化鎂法煅燒回收氧化鎂和二氧化硫，能耗和二次污染也存在很大問題，采用雙極膜電滲析法上述問題可以得到很好的解決，工藝流程如下：該工藝中Na2SO4可用三室雙極膜電滲析生產(chǎn)出硫酸，堿和稀鹽，堿和稀鹽進(jìn)入堿室，也就是該工藝有兩個副產(chǎn)物，一是高濃度SO2（95%）；二是稀硫酸?；厥盏腟O2用于生產(chǎn)硫酸，可取代用硫磺法生產(chǎn)硫酸和三氧化硫，這個量是相當(dāng)大，并且操作穩(wěn)定，吸收率高，生產(chǎn)環(huán)境清潔。有機(jī)化工方面（一）有機(jī)酸類產(chǎn)品的生產(chǎn)有機(jī)酸類是指 酸類（一元酸、多元酸、氨基酸等）配類，巰基化合物（如硫醇類）磺酸類等，但能直接利用雙極膜電滲析將其堿金屬鹽轉(zhuǎn)化為酸和堿或從混合物中分離出來的有機(jī)酸大多是在水中有一定溶解度的，少數(shù)在一些極性溶劑中有一定溶解度的也可實(shí)現(xiàn)，但此類產(chǎn)品生產(chǎn)的電耗可能要高些。與傳統(tǒng)的鈣鹽法相比，它不使用成分復(fù)雜的石灰（石）也不消耗硫酸，避免大量廢鹽的產(chǎn)生，產(chǎn)品的收率和純化也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。在一些堿能夠用于上一工序的工藝中，優(yōu)勢就更加顯著。離子交換法和全離子交換法二者原理是相同的，區(qū)別在于堿酸的消耗，普通離子交換法酸堿用量是理論值的3—5倍，現(xiàn)在全離子交換法在一些有機(jī)酸制造方面廣泛采用，但存在著稀氯化鈉溶液排放問題，同時也要消耗酸和堿，如果使用雙極膜電滲析則不消耗酸，同時還能副產(chǎn)堿。雙極膜電滲析的應(yīng)用，對一些有機(jī)酸類生產(chǎn)工藝的改進(jìn)有著重大意義。一些老的工藝可能會變得經(jīng)濟(jì)，和環(huán)保了。甲酸是重要的有機(jī)酸，主要生產(chǎn)方法有甲酸鈉法、甲酰胺法、甲酸甲酯法、在三種合成工藝中，甲酸鈉法要消耗大量堿和硫酸，產(chǎn)品中氯離子超標(biāo)，現(xiàn)已逐步被淘汰，傳統(tǒng)工藝過程是：CO+NaOH HCOONa+H2SO4 HCOOH+Na2SO4 如果在此工藝從甲酸鈉開始利用雙極膜電滲析，則工藝過程則度為從工藝過程可以看出，它消耗的唯一原料是CO。NaOH閉路循環(huán)使用，不消耗硫酸、不產(chǎn)生廢液和廢渣。NaOH的循環(huán)利用，消除了購入氫氧化鈉中氯離子的進(jìn)入，提高了甲酸的質(zhì)量，因此，無論從能耗、原料、消耗、環(huán)保、設(shè)備投資、工藝的穩(wěn)定性、還是產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)于甲酸甲酯法，必將成為甲酸生產(chǎn)工藝中最有競爭力的工藝，另外，CO來源豐富。黃磷廠尾氣副產(chǎn)，煤法制甲醇過剩的CO均可作為其廉價的原料來源。與之配套，可大大增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由甲酸鈉生產(chǎn)草酸鈉進(jìn)而生產(chǎn)草酸也有同樣效果。丙二酸一般采用氯乙酸鈉與氰化鈉反應(yīng)然后堿解，酸化制得，用雙極膜電滲析處理堿解后精制的溶液得丙二酸溶液和氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉循環(huán)利用，不消耗酸，避免了氯化鈉與丙二酸的分離過程，使能耗大大降低。乳酸是三大有機(jī)酸之一，一般采用發(fā)酵法生產(chǎn)，傳統(tǒng)的提取工藝，一般采用離子交換法，導(dǎo)致大量廢水生成，并且產(chǎn)品損失較大，膜法提取工藝為：衣糠酸和葡萄糖酸、VC等發(fā)酵法生產(chǎn)的有機(jī)酸產(chǎn)品，情形與乳酸類似，同樣可以用雙極膜電滲析法對老的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)。甲磺酸是一種重要的有機(jī)酸，它主要用于電子、電鍍、醫(yī)藥、不銹鋼除銹等很多領(lǐng)域，現(xiàn)在的生產(chǎn)方法主要還是以甲基磺酰氯水解為主，生產(chǎn)成本較高，亞硫酸鈉法與雙極膜電滲析結(jié)合可大大降低產(chǎn)品成本，具有相當(dāng)大的競爭優(yōu)勢，工藝過程如下：對于?；撬嵘a(chǎn)過程與甲磺酸類似，避免了酸化過程，NaOH可循環(huán)使用。石油堿渣是成分較為復(fù)雜的有機(jī)酸類混合物，它是從煤油、柴油堿洗而得，它需酸化后進(jìn)行精制。主要產(chǎn)品為環(huán)烷酸，這樣，它會消耗堿和酸，副產(chǎn)硫酸鈉，如果利用雙極膜電滲析將硫酸鈉轉(zhuǎn)化為堿和酸實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，既降低生產(chǎn)成本，又消除了廢鹽液，一舉兩得。石蠟氧化合成脂肪酸的工藝過程與此相同。類似的情況，在很多種不溶于水的有機(jī)酸生產(chǎn)過程中都存在，這些廢鹽水的量是非常驚人的，并且還會含有一定量的有機(jī)有害物質(zhì)，如果單純制成鹽，從經(jīng)濟(jì)價值上說，是非常不值得的，排放又對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，用簡單制鹽的方法治理，會給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，用雙極膜電滲析將其轉(zhuǎn)化為酸和堿循環(huán)使用，只是消耗一定量的電，但它遠(yuǎn)低于購入酸堿的費(fèi)用，因此在治理污水的同時，也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，可謂一種完美的治理方案。這方面的應(yīng)用尚待開發(fā)。在酚及其衍生物的生產(chǎn)過程中，有很多存在磺化或氯化、堿熔、酸化過程，這意味著在生產(chǎn)過程中要消耗大量的堿和酸而產(chǎn)生大量的含酚廢鹽液，這些含酚鹽液的治理是非常困難的，很難做到達(dá)標(biāo)排放，如果在生產(chǎn)過程中利用雙極膜電滲析，做到工藝水的閉路循環(huán)，和酸堿的閉路循環(huán)，既可使廢水中的產(chǎn)品重新回到生產(chǎn)系統(tǒng)得以回收，又把排放降到最低，近乎零，可摘掉酚類生產(chǎn)企業(yè)污染大戶的帽子。 苯酚是產(chǎn)量最大的酚，它的反應(yīng)過程是：此工藝的特點(diǎn)是設(shè)備簡單，對材質(zhì)要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量好，收率較高，缺點(diǎn)是濃縮能耗高，耗用大量硫酸和
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