扩散渗析的理论与应用研究

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1、中圈绅誊数求犬誊博士学位论文扩散渗析的理论与应用研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张旭应用化学徐铜文教授二。一四年四月二十五日IYIIIIIIIl2IIIIl6Illlllolllllllllllll8llllllllll／5lllllUniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforDoctor’SDegreeTheoreticalandAppliedResearchonDiffusionDialysisAuthor’SName：Speciality：Supervisor：1⋯●●●ri

2、nislledtlme：ZhangXuAppliedChemistryProf．TongwenXuApril25m，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位沦文，是本人在导师指导F进行研究工作所取得的成果：除已特别加以标注和致均}的地方外，论文巾ax'LS-f千-f．]t'也A已经发表或撰写过的研究成果。‘j我。同l：作的

3、叫忠对本研究所做的贞献均已住论义中作了明确的说明。作者‘签名：签字同期：矽14。口r。弓。中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为中请学位的条件之。，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术人学拥仔学位沦文的部分使用权，

4、即：学校有权按有关觇定向国家有关部门或机构送交沦文的复印件和电f版，允许／论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《[

5、J幽学位论文全文数据库》等有芙数据库进行检索，川‘以采用影印、缩印或扫描等复制r段保仔、汇编’学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质沦文的内容相一敛。保密的’、芦位论文任解密后也遵守此规定。Ⅵl以口S、甲导师签名：签字I1期：趁丝尘卫L一一摘要扩散渗析作为一种以浓度差为推动力的膜分离技术，由于其具有操作简单、低能耗、无二次污染等优势，广泛地应用于各种产生废酸碱的领域：钢铁工业、钛材加工、稀土工业、钨矿工业等。同时由于易与其他过程集成，扩散渗析

6、与其他过程集成处理废液的应用实例也很多，它们之间相互取长补短，达到比较理想的处理效果。另外，由于社会经济的快速发展和人们环保意识的日益强烈，扩散渗析在废酸废碱的处理中越来越受到人们的关注。然而，虽然扩散渗析目前已经得到了大规模的应用，但是扩散渗析的不足之处也随之显现出来。针对这些不足，本文对扩散渗析过程进行了相关理论与应用方面的研究。论文共分七章：第一章首先对化工产业、膜分离技术等进行了简单的概述，对扩散渗析过程进行了基本的文献综述，主要包括：扩散渗析原理、扩散渗析膜、扩散渗析膜组件、扩散渗析理论模型、扩散渗析的发展趋势、扩散渗析的应用领域等，然后引出扩散渗

7、析的不足之处进而展开本论文的研究内容。第二章对扩散渗析进行基础研究，主要是使用扩散渗析处理模拟化成箔废酸液。结果表明：酸回收率和铝离子泄漏率随着流速的增加而降低：扩散液与渗析液流速比控制在1．0左右时，综合考虑酸回收率、铝离子泄漏率和回收酸浓度等因素，发现卷式扩散渗析膜组件的性能是最佳的；原料液中的盐酸浓度对扩散渗析的性能影响不是很明显，然而随着原料液中的氯化铝浓度的增高，酸回收率和铝离子泄漏率也相应地增高；当渗析液与扩散液流速均为O．48L／(m2·h)、原料液中盐酸浓度为2．12mol／L、氯化铝浓度为0．8mol／L时，盐酸的回收率能达到95％；将卷式

8、扩散渗析膜组件与板框式膜组件的处理结果相比较，可以看出卷式膜组件的酸回收率较高、金属离子泄漏率较低、装填密度较高，但是两者达到回收平衡的时间相似：经济衡算显示卷式膜组件的投资．回报期只有16．5个月。第三章为了提高扩散渗析回收酸的浓度、降低扩散渗析过程水的消耗量，将传统电渗析膜过程与扩散渗析膜过程集成用于处理模拟化成箔废酸液。结果显示：这种集成膜过程是一种从无机酸盐中回收无机酸的有效可行的方法；扩散渗析过程的扩散液流速与传统电渗析电流大小可以调节两者的处理能力大小关系；当扩散液流速为0．60L／(m2-h)，扩散渗析先于电渗析运行10分钟，电渗析电流为2A时

9、，酸回收率和铝离子泄漏率分别为74．9％和12．2％，能耗仅为O．41kw·h；将集成膜过程与单一的扩散渗析过程的处理结果比较可以看出集成膜过程的水消耗摘要量较低、回收酸浓度较高，尤其是在扩散液流速较大和回收时间较长的情况下，这种优势更为明显。第四章是在扩散渗析膜组件两端施加一个微电场(电辅助扩散渗析)，考察微电场是否能够提高扩散渗析过程的处理效率，结果显示：扩散液隔室与电源正极相连接这种加电方式对扩散渗析的进程比较有利，并且从能斯特．普朗克方程的角度对其做出了解释：微电场对装配奇数张膜的扩散渗析过程比较有效，并且膜的张数越多，微电场的作用越不明显；微电场对

10、装配偶数张膜的扩散渗析过程作用不是很明显；并且从根本