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双极膜电渗析技术处理氨基酸废水的研究

雷智平  
【摘要】: 电渗析技术是一项能有效处理工业废水、适用一些特殊化工过程的膜分离技术。随着对离子交换膜的不断革新和改进,双极膜电渗析技术已成为电渗析技术发展的新的研究领域。利用双极膜与阴阳离子交换膜的组合可建立双极膜电渗析器,本实验利用该装置研究了酸性氨基酸废水的处理与回收。 本课题是在实验室范围内,应用双极膜电渗析来对低浓度(0.002mol/l)和饱和浓度(0.05mol/l)的氨基酸废水进行处理与回收研究。实验表明: (1)用双极膜电渗析技术来处理酸性氨基酸废水是可行的,不仅解决了分离低浓度和饱和浓度的氨基酸废水的问题,而且浓缩回收了具有很高实用价值的氨基酸,达到了既处理了废水又回收了有用物质的双重目的。 (2)操作电压、物料流量、进料温度和进料比等因素对双极膜电渗析技术处理氨基酸废水的过程性能有影响,其中操作电压影响最大。通过正交优化设计发现一对双极膜单程脱除最佳操作条件为:温度:26℃、进料比:5.5:1、流量:2.5 l/h、操作电压:8V。在此实验条件下,稀氨基酸的单程脱除率可达58.4%、电流效率为84.7%、耗电量为0.333kwh/m~3。 太原理工大学硕士学位论文 循环脱除时,当脱除率为85.4%时,电流效率为43.9%、耗电量为0.94 kwh/耐。与一对普通膜电渗析循环脱除相比,脱除效果相当。 (3)在五对双极膜、操作电压为25V、流量为51爪的操作条件下,脱 除60分钟后,稀氨基酸的脱除率可达88.1%、耗电量为0.87 kwh/m3。 对于饱和氨基酸废水的脱除,处理215分钟后,脱除率可达79.7%、电 流效率为87.2%、耗电量为6.Ogkwh/m3。 (4)在普通离子交换膜和双极膜组合、操作电压为17.5V、流量为 51爪、温度为26℃下,脱除3小时后,饱和氨基酸废水的脱除率可达78.9 %、耗电量为3.675 kwh/m3。此工艺可以降低双极膜能耗高的问题。 最后,通过对实验数据的分析建立了双极膜电渗析脱除氨基酸废水 的传质速率模型为: dc 一二二 dt [E,一10In [180870+110 C l +二一)1 C


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