膜科学与技术

复循环双极膜电渗析处理煤化工含盐废水制备酸碱的研究

作者：董隽，薛上峰，刘春红，祁志福，高强生，沈江南

单位： 1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州 311121； 2.浙江省工业新水源工程中心，杭州 311121； 3.浙江工业大学化工学院，杭州310014

关键词：煤化工；含盐废水；双极膜；电渗析；酸碱浓度

出版年,卷(期):页码： 2023,43(2):112-122

摘要：

提出复循环双极膜电渗析工艺，实现煤化工含盐废水在低盐浓度进水条件下产生较高浓度酸、碱，从而避免盐水浓缩、二次除硬等预处理过程。采用正交设计实验，探究膜堆电压、盐/碱（酸）室体积比和盐室循环次数等因素对反应程度、再生酸碱浓度、纯度、反应能耗、电流效率等指标的影响规律。结果表明，膜堆电压过低、盐/碱（酸）室体积比过大或盐室循环次数过高均会使盐室离子的迁移受阻。盐室循环次数是影响酸、碱产品浓度的最显著因素，盐/碱（酸）室体积比是影响反应能耗和电流效率的最显著因素。综合分析后确定了优化的工况参数：膜堆电压28 V，盐/碱（酸）室体积比2:1，盐室循环次数3次。该工况下碱浓度达1.3 mol/L，酸浓度达1.0 mol/L，反应能耗3244 kWh/t-NaOH，电流效率50%。所得酸、碱产品适用于系统内部废水预处理，有利于实现煤化工含盐废水趋零排放和资源化利用。

A multi-circulation bipolar membrane electrodialysis process is proposed to realize the production of high-concentration acid and base by low-concentration coal chemical salt-containing wastewater, thereby avoiding the pretreatment processes such as wastewater concentration and secondary hardening. Orthogonal design experiment is used to explore the influence of stack voltage, volume ratio of the salt and base (acid) chamber, and salt chamber cycle times on the reaction degree, acid and base concentration, purity, energy consumption, and current efficiency. The results show that the reaction will be hindered if the stack voltage is too low, or the volume ratio of the salt and base (acid) chamber is too large, or the salt chamber cycle times is too much. The cycle times is the most significant factor affecting the concentration of acid and base, and the volume ratio of the salt and base (acid) chamber is the most significant factor affecting the energy consumption and current efficiency. The optimized working parameters are determined after comprehensive analysis, i.e., the stack voltage of 28 V, the volume ratio of the salt and base (acid) chamber of 2:1, the salt chamber cycle times of 3. The corresponding base concentration is 1.3 mol/L, the acid concentration is 1.0 mol/L, the energy consumption is 3244 kWh/t-NaOH, and the current efficiency is 50%. The obtained acid and base are suitable for the pretreatment of wastewater in the system, and is beneficial to realize zero-discharge and resource-utilization of coal chemical salt-containing wastewater.

董　隽（1988－），女，浙江杭州人，博士研究生，高级工程师，研究方向为废弃物资源化；E-mail：zd_dongjun@zju.edu.cn

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