针对双极膜电渗析法处理化工废水探讨

张跃东（青海盐湖三元肥股份有限公司，青海格尔木 816000）

针对双极膜电渗析法处理化工废水探讨

张跃东（青海盐湖三元肥股份有限公司，青海格尔木 816000）

化工生产所运用的中和工艺将会产生大量的废水，如果不加以处理，将会对环境造成严重的破坏以及资源的浪费。双极膜电渗析法将废水中的盐转化成相应的酸以及碱，同时，酸以及碱又可以应用到实际的化工生产中，实现了经济效益与环境效益之间的结合。本文主要针对于双极膜电渗析法在溴化丁基橡胶废水与废碱液中的应用出发，对双极膜电渗析法处理化工废水进行分析与探讨。

双极膜电渗析法；化工废水；分析

采用合理的工业废水处理方式，能够存在促进化工企业发展的同时，提升环境效益。在众多的化工废水的处理方式中，膜分离技术以其简单、高效等诸多优势，在化工行业中得到广泛应用，开展双极膜电渗析法的分析与研究，具有十分重要的理论与现实意义。

1 双极膜电渗析法的概述

1.1 双极膜功能分析

双极膜，简称BPM，其主要是有阳膜层与阴膜层复合组成。在部分的双极膜中的两个荷电层之间，还存在着催化层。当在电场中采取施加电压作业时，双极膜中间层中的电解质离子向主体溶液中转移，并当所有的电解质离子转移完毕之后，电流就需要通过H+与OH-进行负载并完成。同时，电流在通过双极膜中间过渡区中的水解离获得补充，消耗的水灰向双极膜中间层扩散而获得补充。因此，双极膜的过渡区不仅仅可以产生水解离，并能够利用在醇类中解离，例如甲醇与乙醇等。

1.2 双极膜电渗析法的特点分析

双极膜电渗析法利用双极膜以及单极膜之间的不同组合方式组成电渗析，其主要有以下几种特点：第一，双极膜水解离不会产生气体以及其他的副产品。因此，此举会降低电压，并能够使能量得到最大程度上的利用；第二，在双极膜电渗析法的应用中，仅需采用一对电极，较低的占地面积，降低了投资成本；第三，在同一双极膜电渗析的膜堆上，无机盐与有机盐都会通过不同的形式转化成对应的酸以及碱，因而能够获得较好的经济效益。

2 双极膜电渗析法在处理化工废水中的应用

2.1 无机酸以及碱的生产

采用两隔室膜堆结构简单，具有较低的电阻，其产生的氢离子与氢氧根离子之间的结合，电流效应会受到影响并逐渐降低，而三隔室膜堆就不会发生类似问题，其产酸产碱量可以达到6-7mol/L。在化工生产的过程中，需要利用中和反应，由此产生的大量含烟废水将会对自然环境造成严重的威胁［1］。双极膜电渗析法在工业废水中的应用，用于再生回收料液中包含各种杂志，不是纯度较高的盐分。同时，再生的目的需要尽可能的利用酸与碱。采用双极膜电渗析膜堆构型就可以对不锈钢废液中的KF以及KNO3进行回收，可以对人造丝中洗涤流出液中的Na2SO4以及核易燃物后处理过程中所产生的NH4NO3进行回收。同时，针对于在处理以及生产氟化铀时，在产生的气体以及液态放射性废物的过程中，所形成的KF回收也具有较更好的处理效果。

2.2 有机酸的生产

相当一部分的有机酸是利用发酵方式产生，传统方式主要是沉淀以及酸化，为能够有效为微生物提供更好的生存环境，需要采用Ca（OH）2将pH值保持在中性作用。此种工艺存在很大的缺陷性，其不仅仅产酸量较低，摒弃具有较高的经济成本。并且，此种工艺缺乏环保性，产生的大量CaSO4导致严重的资源浪费以及环境污染。采用双极膜电渗析法方式，水解离能够有效提供H+以及OH-，分离与浓缩能够同时完成，对有机钠盐能够有效去除，并能够提升产量。同时，Na+与OH-之间的结合所形成的NaOH可以对发酵液中的pH值进行有效调节，并使有机酸根离子与H+结合形成有机酸，这样也就具有了足够的环保型，避免了资源的浪费。

2.3 有机碱的生产

国外著名学者Huang C H等利用双极膜电渗析法对烟道气脱硫剂呱嗪采用BP-C-A构型，当硫酸哌嗪的浓度为0.08-0.13mol/L、Na2S04的浓度为0.3-0.4mol/L时，可以在获得较高的电流效率的同时，降低资源利用效率［2］。同时，当运用较高的电流密度时，电流效率以及能耗都比较高，对呱嗪的运行成本可以估算为0.96$/kg。因此，采用双极膜电渗析法不仅仅具有更高的创新性，而且能够获得较高的经济效益以及环境效益。另外，采用双极膜电渗析法能够对链烷醇胺进行有效回收，根据有关数据显示，乙醇胺的回收成本为0.48$/kg，对二甲基乙醇胺的回收成本在0.30$/kg左右，对二乙醇胺的回收在0.32$/kg左右。

3 结语

通过多种研究资料显示，采用双极膜电渗析法相对于电解析，在产碱量、电流效率上均占有较大优势。双极膜电渗析法不仅仅能够在化工废水中进行应用，其在食品工业以及生物技术中也具有广泛的应用。同时，随着双极膜成本的不断降低，双极膜电渗析法会在更多的领域中得到应用。另外，针对双极膜电渗析法的应用还需要进一步加强研究，政府部门、科研院所、企业等需要协调配合，对国产双极膜技术进行攻关，降低膜成本，提升膜寿命以及膜堆的使用效率。双极膜电渗析法是一种具有较高绿色环保性质的新型技术，用于巨大的发展前景，需要进一步加强研究，为化工废水的处理提供更多途径。

［1］李鑫，宋玉栋，周岳溪等.双极膜电渗析法回收丙烯酸丁酯废水中的有机酸［J］.化工环保，2011，31（3）：197-201.

［2］林晗，汪群慧，王丽娟等.双极膜电渗析法分离发酵液中乳酸及离子迁移规律［J］.化工学报，2014，（12）：4823-4830.

张跃东（1976-），工程师，现从事盐田生产管理工作。