正渗透浓缩氯碱工艺阳极料液过程研究

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目前氯碱工艺阳极淡盐水回收主要采用直接化盐和蒸发浓缩两种工艺,存在高物耗和高能耗的问题。因此,本文探讨了正渗透法浓缩淡盐水的可行性,考察了操作条件对正渗透过程纯水通量的影响,并对比了不同类型正渗透膜的性能对氯碱阳极淡盐水的浓缩效果。首先考察了HTI公司生产的三醋酸纤维素(CTA)正渗透膜在不同操作条件下的阳极淡盐水浓缩效果。分别在以去离子水为原料液、140 g/L氯化钠溶液为汲取液体系和170 g/L氯化钠溶液为原料液、310 g/L氯化钠溶液为汲取液体系进行了实验。对比了不同膜活性层朝向下两种操作模式的操作通量,发现压力延迟渗透(PRO)模式具有更大的纯水通量,说明内浓差极化要比外浓差极化更严重。由于渗透压差和相对速度的影响,顺流操作的纯水通量低于逆流操作。提高膜面流速可以有效降低正渗透过程的外浓差极化,使纯水通量增加。原料液温度从25°C升高至50°C,FO和PRO模式下初始水通量分别增加38.2%和38.6%。因此,在膜耐温范围内,升高原料液温度有利于提高淡盐水的浓缩速率。两种模式下操作均能将经过预处理的淡盐水浓缩到300 g/L以上,满足电解槽的进料浓度要求,且PRO模式具有更高的浓缩效率。此外,还考察了正渗透膜性能对浓缩氯碱阳极料液的影响。分别测量了CSM公司TFC膜与HTI公司CTA膜的膜性能,其中TFC膜具有更大的纯水渗透系数A值和更小的溶质渗透系数B值,具有更好的亲水性。两种膜均带负电,TFC膜表面Zeta电位更低。但由于TFC膜厚度较大,在浓缩氯碱阳极淡盐水过程中产生了更严重的浓差极化,导致TFC膜的纯水通量小于CTA膜,提升膜面流速对TFC膜有更明显的通量提升效果。原料液温度为从20°C升高至50°C时,FO模式和PRO模式下TFC膜纯水通量分别增大了230.8%和215.3%,且在50°C时纯水通量与CTA膜相近。两种膜对饱和盐水中的Ca2+和SO42-均有良好截留效果,TFC膜对Mg2+有更好的截留率。两种膜均能将氯碱阳极淡盐水浓缩至300 g/L以上,但CTA膜的浓缩效率更高。
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