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双极膜填充床电渗析过程传质特征的研究

王宏伟  
【摘要】: 本文对双极膜填充床电渗析过程的水解离影响因素和传质特征进行探讨研究,为离子交换树脂电再生技术以及酸碱废液的回收利用提供理论支撑。 组成两隔室和三隔室不同膜排列的双极膜电渗析装置,通过试验分析,得出三隔室双极膜电渗析的最佳操作电压为60V,当盐室浓度为1.5%~2.2%时,电流效率最大,且循环两周期即可得到pH值为2.43的酸液和pH值为11.60的碱液,电流效率可达55%;与两隔室双极膜电渗析比,三隔室双极膜电渗析器电流效率较大,产酸碱较快,传质速率方面优势明显。 以三隔室填充床电渗析器为研究对象,进行水解离(盐溶液)试验,结果表明,在双极膜填充床电渗析过程中,填充的离子交换树脂作为离子传导的有效途径,加快了离子迁移速度,大大促进了膜堆的水解离反应;当操作电压为50V,盐室浓度为0.21—0.27mol/L时,即可得到pH值为2.50的酸液和pH值为11.52的碱液,电流效率可达88%,在能耗方面更具有明显优势;并根据试验结果得出双极膜填充床电渗析的Ⅰ-Ⅴ,pH-Ⅰ特征曲线。利用三隔室填充床电渗析器静态再生离子交换树脂,当再生电压为60V,再生时间为60min时,该装置的再生效果接近化学再生效果显示了良好的技术可行性。最后在电渗析传质过程和双极膜离子传递过程理论基础上,得出双极膜填充床电渗析的传质基本方程,并推导出可反应碱室浓度变化趋势的简化模型。


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