电解电渗析法在有机酸处理中的应用

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有机酸广泛应用于食品、医药、日化等产品中,与人类生产生活具有密切的联系。苯酚是一种常见的酚类有机酸,也是常见的水体污染物之一。含酚废水广泛来源于煤气化、制革、炼油厂和油漆制造等,已对环境和人体健康构成严重威胁,被列为重点需要解决的有害废水之一。酒石酸是一种二元有机酸,在制药、食品、电镀、制革等工业有着广泛的用途。目前,酒石酸的生产仍是以从其盐溶液中分离为主,而传统酒石酸分离法,需要经过沉淀、酸化、离子交换、浓缩结晶等步骤,整个工艺流程长,且需要消耗大量酸,容易产生废液污染环境。因此,迫切需要寻求新的工艺,能够有效的实现有机酸的处理。电解电渗析技术可以很好的应用到有机酸的处理研究中,在通电条件下,利用阴极还原水产生的OH~-将废水中的苯酚转化为酚钠,以酚氧离子的形式在电位差作用下去除。电解电渗析法还能利用阳极氧化水产生的H~+,完成酒石酸盐到酒石酸的酸化过程。本文以有机酸处理为切入点,探讨了电解电渗析技术在含盐苯酚废水处理和酒石酸盐酸化生产酒石酸过程中的应用,主要包括:采用电解电渗析法去除模拟废水中的苯酚,研究了外加电压、硫酸钠和苯酚浓度对电解电渗析法分离性能和能耗的影响。结果表明,苯酚去除率可达90%以上,说明了电解电渗析法工艺的可行性。苯酚的能耗主要受原料液中硫酸根和氢氧根离子等竞争性阴离子的浓度和特性影响。苯酚浓度的增加降低了过程能耗,较高的盐浓度则导致了较高的能耗。电解电渗析法工艺处理低盐、高浓度苯酚废水具有较高的节能效果。这些结果可以显著地增强这种新型分离过程的应用潜力。对比研究了两室电解电渗析和三室电解电渗析酸化酒石酸钾循环生产酒石酸的过程,探索了电流密度对电解电渗析法生产酒石酸的影响。电流密度的增加提高了酒石酸的转化率。钾离子和氢离子竞争透过阳离子交换膜是影响两室电解电渗析酸化生产酒石酸的核心因素,而酒石酸根离子的迁移是影响三室电解电渗析酸化生产酒石酸的核心因素。三室电解电渗析获得的是纯度较高的酒石酸且浓度要高于对应的两室电解电渗析过程,在电流密度大于5 mA/cm~2,实验运行120 min时,酒石酸的转化率可达98%以上。两室电解电渗析膜堆电阻低,因此生产单位质量酒石酸所需的能耗低于三室电解电渗析。
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