膜技术处理低浓度SO_2吸收液和铝厂工业废水的研究

【摘要】：本论文研究内容主要包括两个方面：一、用离子膜技术处理低浓度SO_2烟气吸收液的研究；二、用膜技术处理山西铝厂工业废水的研究。 在所有的低浓度SO_2烟气净化技术中，Wellman—Lord钠碱法已应用于工业脱硫，而且近几年来发展较快，但仍然存在吸收后液中亚硫酸氢钠浓度达不到汽提高浓度SO_2气体的要求，汽提SO_2温度过高，亚硫酸盐氧化严重，产生大量的硫酸盐，造成碱耗增大等诸多问题。 针对以上的问题，首次采用三室双阳膜电解和双极膜电渗析法处理了低浓SO_2钠碱吸收液。 在三室双阳膜电解槽中，按某电厂SO_2烟气吸收液组成配制电解料液，在阳极室硫酸浓度为5mol／L、电流密度在1667A／m~2左右、极室液采用泵为驱动力的强制流动方式的条件下进行电解，酸室液pH在3以上时电流效率可达到98％以上，同时碱室液的pH值可达到7.4以上，即达到了再生吸收液的要求，此时酸室液上面气相中SO_2含量在92％以上(65℃)。电解后的酸室液在105℃的温度下蒸发(比Wellman—Lord钠碱法中的115℃低)，不但使溶液中亚硫酸氢盐完全分解，蒸发后溶液的pH值恢复到了电解前溶液的pH值，而且蒸发过程中无Na_2SO_3结晶产生。由此可见三室双阳膜电解法完全能解决原工艺中存在的问题。 在双极膜电渗析法处理低浓度SO_2吸收液的研究中，首次提出了用阴膜和双极膜组成二室结构的电渗析器处理低浓度SO_2吸收液的新方法。按某电厂SO_2烟气吸收液组成配制电解料液，在酸、碱室进料比为1：3、电流密度80 mA／cm~2、室温(23℃)的最佳条件下电解，酸室液pH＞3时，电流效率达了88.51％以上。 研究结果表明，三室结构双极膜电渗析器和阳膜-双极膜组成的二室结构电渗析器处理低浓度SO_2吸收液时的电流效率低，处理效果差，相同条件下用阴膜-双极膜组成的二室结构电渗析器处理低浓度SO_2吸收液的电流效率高，处理效果 中南大学博士学位论文 摘要 好。阴膜一双极膜组成的二室结构电渗析器在上述电解过程中 的能耗要比三室双阳膜电解法低，所以，只要双极膜材料的 制备技术过关，用该方法处理低浓度502吸收液更具优越性。 山西铝厂既是用水大户，又是废水排放大户，工业废水 排放量为4万m3/d。因此采取有效措施，对各种外排水进行 处理，实现水回用是关系铝厂自身前途的大事。论文第二部 分是膜法处理工业外排水，实现废水回用，生产不同等级工 业用水的研究。 通过反渗透预处理试验，确定了预处理工艺路线为混凝 一砂滤。处理后的浊度小于0.INTu，无铁及游离氯，pH值 平均为7，全部符合反渗透进水水质要求。与此同时，平均 COD值降至32。 在反渗透膜筛选试验中选用了美国海德伦公司、美国 osmotric公司的卷式RO膜及国产RO膜。从得出的反渗透的 基本工艺参数发现，美国海德伦公司的ESPA 1 RO膜的性能 优良。完成了处理量为Zooom3/d大型反渗透工程的计算机模 拟设计。 完成了215x550mm2膜堆电渗析制取工业用水试验。试 验证明电渗析制取TDS5 00的一般工业用水是可行的，但用 其制取Na+35mg/L的优质工业用水在经济上不划算。利用美 国道公司的卷式NF膜(松散反渗透)进行脱盐试验，表明用 NF膜也可以实现制取一般工业用水的目标。