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1、第25卷第5期环境化学Vol.25,No.52006年9月ENVIRONMENTALCHEMISTRYSeptember2006黑液电渗析回收碱的研究3杨骥刘开成郭锐彭娟许德才贾金平叶建昌(上海交通大学环境科学与工程学院,上海,200240)摘要采用电渗析法回收草浆黑液中的氢氧化钠,在恒压条件下,曝气时电渗析的效率比不曝气时好,-6-1-2-790min时,曝气和不曝气条件下疏水氟膜的R值分别为1162×10mol·ml·cm和8148×10-1-2mol·ml·cm.在恒流条件下,不曝气时电渗析的效果反而好,180min时,曝气和不曝气条件下疏水-6-1-2-6-1-2氟膜的R值分
2、别为3124×10mol·ml·cm和3176×10mol·ml·cm.疏水氟膜的电渗析效果-7远好于阳离子交换膜.在恒流不曝气条件下,180min时阳离子交换膜和疏水氟膜的R值分别为4195×10-1-2-6-1-2mol·ml·cm和3176×10mol·ml·cm.在各种影响因素中,电极间距较小时效果好;电流变大时,能耗迅速上升,钠离子回收率也有所下降.关键词电渗析,膜,草浆,废水.[1—4]电渗析法用于处理造纸黑液的试验研究都存在以下的问题:(1)碱回收率及回收浓度低,电耗高;(2)选择合适的膜材料及阳极材料困难;(3)电渗析操作中经常发生堵槽、堵膜及极化等现象.[5]因此,
3、研究者正在努力改进电极和膜片,并从工艺上加以改进.Cloutier等人测试了石墨、镍、铂、钛涂钌、IrO2等阳极材料的性能,并且比较了杜邦公司的Nafion324膜与RAI公司R24010膜的能耗,[6]其中Nafion324膜是一种更为理想的电渗析膜.Blanvo等人指出对膜定期进行酸洗,能防止膜的污[2][7]染.陈长春采用不定期地倒换电极方法可简便且有效地防止膜阻塞.还有人采用超滤2电渗析、[8]烟气酸析2电渗析和萃取2电渗析等预处理方法除去和回收木质素等物质,以减少或避免堵塞.本研究以碱法草浆黑液为处理对象,采用自制的单阳膜电渗析器,研究了电渗析操作中的电压、电流强度、膜材料
4、、阳极材料、阴极室碱液的种类及浓度、曝气、渗析时间及电极间距等因素的影响,还探讨了降低电耗的途径.1试验方法4-1水样取自北京市某造纸厂的草浆黑液.主要指标为:pH9—10,CODCr4148×10mg·l,色度为+-13-110000倍,Na浓度71814g·l,电导率为618×10μS·cm.[9]疏水氟膜:高60mm,长145mm,阳极室宽25mm,曝气管直径6mm,管上每隔10mm加工有小孔,黑液在蠕动泵作用下循环流动.阴极材料为115mm×65mm钢板,阳极分别选用石墨、钢板、[10]IrO2电极.膜尺寸为200mm×90mm,有效面积为140mm×50mm.阳离子交换膜:
5、高70mm,长200mm,阳极室宽30mm,阴极室宽18mm,曝气管规格同疏水氟膜.阳极为石墨电极,阴极为钢板.阳离子交换膜的尺寸为250mm×110mm,有效面积为200mm×65mm.111恒压电渗析石墨为阳极,不锈钢为阴极,稀碱液选用NaOH溶液.阳离子交换膜电渗析器的实验条件为:恒定电压10V,V黑液=300ml,V稀碱液=200ml,C稀碱液=-1010268mol·l,初始黑液pH9—10,分曝气与不曝气两组进行平行实验.疏水氟膜电渗析器的实验条件为:恒定电压814V,V黑液=150ml,V稀碱液=100ml.分别选择Na2CO3溶液和NaOH溶液作为阴极-1室稀碱液.N
6、a2CO3溶液作为阴极室稀碱液时,C稀碱液=0102852mol·l;NaOH溶液作为阴极室稀碱-1液时,C稀碱液=0104629mol·l,分曝气与不曝气两组进行平行实验.2005年11月21日收稿.3通讯作者:Tel:021254742817,E2mail:jpjia@sjtu1edu1cn630环境化学25卷112恒流电渗析分别在恒定电流(1A和2A)条件下对各种膜及其工艺参数进行摸索.石墨为阳极,不锈钢为阴极,稀碱液选用NaOH溶液.阳离子交换膜电渗析器的实验条件为:V黑液=250ml,V稀碱液=170ml,-1C稀碱液=0104816mol·l.分曝气与不曝气两组进行平行实
7、验.疏水氟膜电渗析器的实验条件为:-1V黑液=150ml,V稀碱液=100ml,C稀碱液=0102852mol·l,分曝气与不曝气两组进行平行实验.113疏水氟膜电渗析其它参数条件的优化加大稀碱液浓度会增加系统的导电性,提高电流效率,同时也提高膜两侧的渗透势,增加了反向-1-1渗透的可能.因此,在电流恒定为1A,考察了稀碱液浓度分别在0103384mol·l,0104816mol·l-1和0110132mol·l时碱回收电渗析的效果.电流强度对电渗析的影响
