双极膜在环境保护方面的应用研究进展.pdf

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第38卷,第4期
安徽化工
ol.38,No.4
012年8月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
双极膜在环境保护方面的应用研究进展
彭飞燕
(安徽省化工研究院,安徽合肥230041)
摘要:双极膜作为一种新型的环境材料,近年来其仼环境保护方面的应用研究硕果累累。随着对双极膜工作过程机理的深人研究,从膜结
构、膜材料和制备过程上进行改进,使制得的双极膜在性能上有较大提高,膜的应用在污水治理和清洁生产方面有了新的技术突破
关键词:双极膜;清洁生产;环境保护;污水治理
doi:10.3969/,isn.1008-553X.2012.04.004
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1008-553X(2012)04-0010-03
概述
和,这不仅耗费大量的酸,而且增加了高含盐废液的排
双极膜是近年来发矮比较迅猛的一种新型环境材放量,造成环境污染。彭雪娇、刘建等釆用双极膜膜
料,它通常由阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化分离技术处理钨治炼厂含碱废水,实验结果表明,利用
层)和阴离子交换层(P型膜)复合而成,其工作原理是双极膜处理钨冷炼厂含碱废水的方法是可行的,同时由
阴、阳两膜界面层中的水分子在反向电压下发生水解离于膜技术无二次污染,可实现废水零排放,甚至可以重
生成H和OH,如图1所示-?。
复使用,本研究成果有较大的应用前景。其次,2010年
从二十世纪90年代初至今,是双极膜得到迅猛发董恒、王建友将双极膜引入常规电去离子装置,构建了
展的时期。随着对双极膜工作机理的深入研究,从膜结一种“双极膜-电去离子”耦合( BMIEDI)过程,并以含
构、膜材料和制备过程上进行了重大改进,使制得的双N溶液为对象探素了这一新型EDI技术用于重金属
极膜在性能上有了较大提高,对应着膜的应用从化工行废水处理的可行性。实验结果表明,电流密度为15.0
业扩展到生命科学、环境科学和能源等诸多相关国际民mA?cem2时,未从淡水出水中检出N2,h后淡水出水
生行业中,并作为一种新型工具来解决这些领域中久有电导率稳定在3.9us'cm1,出水水质较好。刘彦华、葛
的技术难题。本文主要综述双极膜近年来在国内的应道才等对双极膜处理草浆造纸黑液无污染排放洽理
用研究进展。
新方案进行了研究,该方案是采用双极膜电渗析法回收
H
已去除木质素黑液中的酸和碱,最后经蒸发和喷雾干燥
回收其中的糖、其他营养成分及大部分水,达到无污染
排放的目的。该方案碱回收率在50%~80%,其取决于
OH
黑液中碱的浓度,回收t碱的耗电量低于2500kW·h。
Na
该法的基本投资比同规模碱回收法节省60%以上,具有
Ct
CI
较好的经济效益。陈晓以双极膜技术电合成高铁酸
阴离子交换层(P)催化层
阳离子交换层(N
盐,并将其应用于偶氮类废水处理。以电化学循环伏安
图1双极膜的结构与离子迁移示意図
法、分光光度法研究了FeO2对甲基橙、酸性铬蓝、铬
2国内双极膜在环境保护方面的应用研究进展
黑T等偶氮类染料的降解脱色行为,实验结果表明,高
铁溶液具有极强的氧化能力,可以将有机物的不饱和
2.1双极膜在污水治理方面的应用进展
近年来双极膜在环境治理方面的应用又有了新的双键如偶氮双键、胺基、酚基、磺酸基等基团破坏,氧化
为水和二氧化碳,使其发生降解和脱色效应叫,这表明
研究成果,首先表现在对钨治炼废水的治理方面。在传
统钨冶炼时,在中低品位的钨原料碱浸取液需加酸中
双极膜在处理偶氮类废水方面也有一定的应用前景。
收稿日期:2012-04-10
作者简介:彭飞燕(1983-),女,毕业于合肥工业大学,研究生,助理工程师,从事环境保护和环境影响评价工作,13966756329,pfy2046@163.com
彭飞燕:双极膜在坏境保护方面的应用研究进展
2.2双极膜在清洁生产、节能降耗中的应用进展
高,产率达9.6%,电流效率为65.5%,为高效率、低成
2008年陈妮娜、陈日耀等以Fe改性羧甲基纤维本、节能环保的工艺,符合传统工业向绿色化工发展的
素(CMC)和聚乙二醇(PEG)共混物为阻膜,以戊二醛改趋势?。
性壳聚糖(CS)和聚乙二醇共混物为阴膜,制备了
任羽西、郑曦等團采用双阴极室隔膜电解槽,以
mCMC-PEG-CS双极膜,并将其用作电解还原制备巯基SAMS-CMC-CS双极膜为隔膜,多孔圆筒铸铁为阳极,
乙酸(TCA)电解槽中阴阳两室间的隔膜。以硫代硫酸钠结合变频不对称脉冲方波技术电合成高铁酸盐。变频不
法合成的巯基乙酸(TGA)和二硫代二乙酸( DTDGA)混对称脉冲方波可及时有效地去除阳极表面氧化层,电解
合物为原料,研究了酸浓度、温度及电解电流密度对电6h后FeO)42浓度达到47.9 mmol l-,整个电解过程平均
还原 DTDGA制备TGA的生成量和电流效率的影响。实电流效率为64.19%?。
验结果表明,在TGA初始合成质量分数为2.79%,电流
林埔、郑香平等叫选择SBS为基膜材料,先后引人
密度为10mA/em2,35℃电解时阴极室电还原产物巯基磺酸基团和丙烯酸链段作为阳膜,引入 DMAEMA链段
乙酸的电流效率为74.69%,电解过程中的平均电流效作为阴膜,制备的 SBS BPM具有较低的工作电压和膜
率为54.02%。与传统的金属还原法还原 DWDGA制备的阻抗。以 SBSBMP2为隔膜,成对电解制备葡萄糖酸和山
TGA相比,采用电还原法合成TGA,不仅有效地降低了梨醇,获得了较高的产率和电流效率。与传统的化学法
TGA的生产成本,而且还避免了锌粉还原过程中“锌泥”和发酵法相比,不仅降低了成本,提高了产品质量,而且
对环境的污染,是一种重要的绿色合成技术。陈震、谢能够避免产生污染,保护环境。
鸿芳等将双极膜技术应用于电合成乙醛酸体系,在电3结论
场的作用下,双极膜中水解离产生H和OH,生成的H
双极膜作为一种新型的环境材料,近年来从其膜结
传输人阴极室中,及时地补充了电生成乙醛酸时H的构、膜材料和制备过程上都得到了改进,使其在环境保
消耗,产率92.5%,平均电流效率82.6%,电解槽工作电护方面的应用有很多新的也突破。随着双极膜制备工艺
压2.3V。
的不断创新,其产品性能也得到优化和改进,如在膜内
陈日羅利用自制的 Cutspc-SA/ CUTAPC-(CS双极引入高效水解催化层,提高阴、阳膜层的选择透过性和
膜( CUTSPC:四磺酸基铜酞菁;S:海藻酸钠; CUTAPC:四水分子扩散性,减小膜面电阻等,皆有望加快双极
氨基铜酞菁;CS:壳聚糖)作为电解槽隔膜,成对电解I-环境保护方面的推广与应用。
胱氨酸合成L-磺基丙氨酸和L-半胱氨酸,提高了电
参考文献
流效率,降低了生产成本。研究表明,电解时电流密度以[] John Jacco Krol Monopolar and bipolar ion exchange membranes
35mA/em2为宜,阴极室-胱氨酸的初始浓度以
0.65moML为宜。当氢溴酸浓度为3moML时,阳极室电流]徐铜文,何炳林、双极膜一新的工业革命世界科技研究与
效率达到最大值,为85.1%?。刘刚!?对双极膜在VC中
发展,2000,22(3):19-27.
间体古龙酸生产中的应用进行了研