电去离子技术同步纯化与浓缩电镀镍漂洗水的研究

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1、摘要摘要电去离子(Electrodeionization，EDI)技术，是结合离子交换膜与离子交换树脂，在直流电场作用下实现连续去离子操作的一种复合分离过程。它能够在无需化学酸碱再生的条件下，对低浓度溶液中的离子进行深度脱除与浓缩，具有高效、连续运行、环境友好等显著优点。本文以模拟电镀镍漂洗水为研究对象，考察了EDI对Ni2+离子的脱除和浓缩性能，以期能够实现低浓度重金属废水的零排放与资源化。研究了EDI装置淡水室中填充树脂比例、内部水流程以及膜堆构造等对EDI运行过程稳定性的影响。研究发现，淡水室中填充的阴阳树脂比例存在最优值，当淡水室中混合填充阴：阳(A：C)树脂比例为4：6时，最有利于

2、膜堆的长期稳定运行；与一级一段水流程相比，采用一级两段水流程，增加了水流在膜堆中的停留时间，有利于原水中Ni2+离子的脱除；在浓水室增加离子交换膜或填充离子交换树脂，大大增加了重金属离子与水解离产生的OH‘离子的横向迁移距离，从而有效地避免膜堆内部金属氢氧化物沉淀的形成。考察了EDI的升压方式、膜堆电压、淡水流量、新鲜料液补充水流量，原水浓度和浓淡水pH值等因素对Ni2+离子的脱除和浓缩性能的影响。同时对一级EDI的淡水出水进行二级纯化，对于Ni2+离子浓度为5mg·L～，pH为4．58的原水，经二级EDI处理后，淡水出水电阻率可达3．5MQ·cm。利用浓、淡水均为一级两段，且浓、淡水室均混

3、合填充树脂比例为4：6(A：C)的EDI膜堆装置，采用浓水部分循环的操作方式，在27．5V的工作电压下，考察EDI处理电镀镍漂洗水过程的长期运行稳定性。结果表明，在长达200小时的运行时间内，对于Ni2+离子浓度为50．3mg·L。1的原水，淡水出水中镍离子浓度在3．0mg·L以左右，而浓水中Ni2+离子浓度则可达3．7499·L．1，单级浓缩倍数达75倍。即通过EDI膜堆构造的改进、工艺参数的控制和操作方式的选择，可有效地避免膜堆内部金属氢氧化物沉淀的形成，使该过程能够长期高效、稳定的运行。在本文的研究工作中，建立了可用于电镀镍漂洗水同步纯化与浓缩的EDI工作模型，确立了连续稳定运行的操作

4、条件，为EDI技术在重金属废水处理中摘要的工业应用提供了技术支撑，对开发重金属废水的零排放和资源化新技术有重要促进作用。关键词：电去离子，离子交换树脂，EDI模型，水解离，镍离子ⅡAbstractElectrodeionization(EDI)isahybridseparationprocesscombingionexchangeresinsandionexchangemembranesinastackedunitwhichiscapableofcontinuousdeionizationundertheinfluenceofaDCelectricfieldEDIcanbeusedtorem

5、oveandconcentrateionsfromdilutesolutionswithoutchemicalregenerations．Ithasmanyadvantagessuchashighefficiency,continuousseparation,stabilityandenvironmentalfiiendly．Inthispaper,performancesoftheEDIprocessfortheremovalandconcentrationofNi十ionsfromsimulatednickelelectroplatingrinsewaterwereinvestigate

6、d．Thestudyisexpectedtorealizethezeroemissionofdiluteheavymetalwastewaters．ItWasfoundthattheratioofresins，waterpassageandstackvokagehadsignificantimpactonEDIprocess．ItWasdemonstratedthatamixedresinbedconfigurationwitharatioof4：6(A：C)andwithtwopassagesofEDlwereappropriateforthestableoperationofEDI．At

7、thesametime，itwasfoundthataddedionexchangemembraneorpackedmixedionexchangeresinintoconcentratecompartmentscouldeffectivelyincreasethehorizontalmigrationdistancebetweenheavymetalionsandOH"whichproducedbyhydr