膜分離技術(shù)DD、ED和BMED處理工業(yè)醋酸鈉廢渣.pdf

1、二噻農(nóng)是由德國(guó)Merck公司20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀殺菌劑品種，具有廣譜、低毒、病蟲(chóng)害對(duì)其抗性低的優(yōu)點(diǎn)。二噻農(nóng)用作保護(hù)性殺菌劑，可防治多種真菌性病害，特別對(duì)炭疽病效果顯著。工業(yè)生產(chǎn)二噻農(nóng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的固體廢渣，該廢渣含有約76.6％的醋酸鈉，其余是生產(chǎn)二噻農(nóng)過(guò)程中產(chǎn)生的萘醌類(lèi)及色素等。由于成分復(fù)雜，對(duì)該廢渣目前還鮮有有效的回收利用方法，多采用焚燒、衛(wèi)生填埋方式進(jìn)行處理，不但造成了空氣、土壤或水體的污染也帶來(lái)了資源浪費(fèi)。由于該廢渣中除

2、醋酸鈉外的其他成分均不荷電，因此我們考慮使用膜分離技術(shù)擴(kuò)散滲析(DD)、普通電滲析(ED)以及雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣。在擴(kuò)散滲析(DD)過(guò)程中，以陽(yáng)膜DD過(guò)程為例，醋酸鈉廢渣料液中Na+在濃度差作用下通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入水室，由電中性原理可知CH3COO-也會(huì)隨之遷移至水室，這樣經(jīng)過(guò)一段時(shí)間擴(kuò)散滲析過(guò)程，我們就可以在水室得到純化的醋酸鈉溶液，達(dá)到從廢渣中回收醋酸鈉的目的;使用傳統(tǒng)電滲析(ED)時(shí)，在電場(chǎng)的作用下料液室中Na+向負(fù)

3、極方向遷移，通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入回收室，CH3COO-向正極方向遷移，通過(guò)陰膜進(jìn)入回收室，因此同樣可以有效處理醋酸鈉廢渣;雙極膜電滲析(BMED)處理醋酸鈉廢渣時(shí)，料液室中Na+向負(fù)極方向遷移通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入堿室，在堿室與雙極膜水解離產(chǎn)生的OH-相結(jié)合，生成氫氧化鈉;CH3COO-向正極方向遷移，通過(guò)陰膜進(jìn)入酸室，在酸室與雙極膜水解離產(chǎn)生的H+相結(jié)合生成醋酸，從而同時(shí)得到醋酸和氫氧化鈉這兩種重要的化工原料。本文分為五個(gè)部分，各部分主要內(nèi)容如下:

4、r>　　第一章為緒論部分，闡述了醋酸鈉廢渣的來(lái)源、成分、現(xiàn)有處理手段的類(lèi)別及缺點(diǎn)等，然后根據(jù)該廢渣的成分，分析膜分離技術(shù)處理該廢渣的可行性，并選取幾種常用的膜分離技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，最后簡(jiǎn)要介紹了本課題來(lái)源、意義及主要內(nèi)容;
　　第二章先用DD過(guò)程探究幾種不同的離子交換膜對(duì)醋酸鈉廢渣中有機(jī)雜質(zhì)的滲透，結(jié)果表明日本旭化成公司的膜CMV/AMV對(duì)有機(jī)雜質(zhì)滲透較少，因此我們選取該膜用于后續(xù)的BMED過(guò)程。在BMED實(shí)驗(yàn)中，先使用B

5、P-A-C-BP的膜堆構(gòu)型，固定料液濃度為1.49 mol/L，對(duì)電流密度進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明50 mA/cm2是最優(yōu)的電流密度。然后在50 mA/cm2下進(jìn)一步變化膜堆構(gòu)型，包括BP-A-C-BP、C-BP-A-C、BP-C-BP和BP-A-BP膜堆。綜合分析不同膜堆的電流效率、能耗以及酸堿產(chǎn)量，得知C-BP-A-C為最優(yōu)的BMED膜堆構(gòu)型。還有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，在酸室中添加強(qiáng)酸001*7型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以顯著降低整個(gè)體系電壓降，因此

6、可以使能耗顯著降低。在優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件下，即采用C-BP-A-C構(gòu)型膜堆、50mA/cm2電流密度、酸室中添加001*7樹(shù)脂，運(yùn)行3h可得到較高的酸堿產(chǎn)量(0.491mol/L CH3COOH，0.556 mol/L NaOH)、較高的電流密度（以CH3COOH計(jì)算為87.7％，以NaOH計(jì)算為99.0％），另外，醋酸鈉的轉(zhuǎn)化率為45.4％。但是我們也可以看到，此過(guò)程的能耗較高，生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH能耗分別為22.3

7、kWh和29.7 kW h;酸堿產(chǎn)品純度較低，酸室和堿室中雜質(zhì)的TOC的值分別為1.61 g/L和0.16 g/L?？偟膩?lái)說(shuō)，本章研究證明了BMED過(guò)程處理醋酸鈉廢渣以生產(chǎn)CH3COOH和NaOH的可行性，這一點(diǎn)具有重要的實(shí)際意義，不僅可減少二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)土壤和水體的污染，還可以為工業(yè)生產(chǎn)提供重要的化工原料。不過(guò)在能耗和產(chǎn)品純度方面，還有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。為此，我們又進(jìn)行了后繼章節(jié)的研究。
　　第三章和第四章主要是針對(duì)第二章膜

8、過(guò)程存在的問(wèn)題和缺陷加以解決和優(yōu)化，以期獲得更好的處理效果。我們嘗試將膜分離過(guò)程集成起來(lái)進(jìn)行醋酸鈉廢渣溶液的處理，包括DD和BMED的集成（第三章）、ED和BMED的集成（第四章）。固定料液濃度為1.49 mol/L，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后，DD與BMED過(guò)程集合處理醋酸鈉廢渣，得到的酸堿產(chǎn)量為0.381 mol/L CH3COOH和0.431 mol/L NaOH，以CH3COOH和NaOH為基準(zhǔn)計(jì)算的電流效率分別為78.3％和90.3％，能

9、耗有顯著降低，每生產(chǎn)1 kg CH3COOH和NaOH耗能分別為3.1 kWh和4.1 kWh。ED與BMED過(guò)程的結(jié)合也獲得了高的酸堿產(chǎn)量（0.46 mol/LCH3COOH，0.50 mol/L NaOH）、較高的電流效率（以CH3COOH為基準(zhǔn)，值為80.6％; NaOH為基準(zhǔn)，值為89.5％）和較低的能耗（11.8 kW h/kg CH3COOH12.7 kW h/kg NaOH）。另外，DD或ED與BMED的集成過(guò)程所得到的產(chǎn)

10、品純度也要高于單獨(dú)BMED過(guò)程（第二章）。以ED與BMED的集成為例，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行3h后酸室和堿室的TOC值分別為0.42 g/L和0.03 g/L。總體來(lái)說(shuō)，與單獨(dú)BMED處理醋酸鈉廢渣相比，集成過(guò)程具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　第五章為全文的總結(jié)，通過(guò)以上各章節(jié)所介紹的小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出BMED、DD或ED與BMED耦合過(guò)程都可以達(dá)到處理醋酸鈉廢渣的目的，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，可得到較好的處理效果。但是要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還需要很多的探索