納濾膜法脫硝工藝的工業運用

更新時間：2009-09-03 10:47 來源：作者: 閱讀：2798

離子膜燒堿系統要求的鹽水精度比較高，鹽水中硫酸根含量過高會縮短陽極的使用壽命，使電解槽的電流效率降低；使膜的有效面積減少，影響電流傳導增加電耗。一般控制進入電解槽的淡鹽水中的硫酸根含量在6～7g/h以下。但是離子膜燒堿生產過程中帶出的硫酸根量幾乎可以忽略不計。這就需要化學或物理的方法除去鹽水循環系統中多余的硫酸根，以保障生產的正常進行。

膜法脫硝技術

膜法是物理分離方法，是利用膜的選擇性分離功能。將鹽水循環系統中多余的硫酸根以硫酸鈉的形式從鹽水系統中分離，合格鹽水回到鹽水循環系統。整個分離過程中，不需發生相的變化和不需要加入任何藥劑，不會影響鹽水水質，對硫酸根離子的截留率穩定，操作和維護簡單。從而縮短了生產周期，提高了生產效率、減少了投資和運行成本，而且無污染。是今后的發展方向。

納濾膜法脫硝工藝原理

納濾同微濾、超濾和反滲透一樣，均以壓力差為驅動力，但其傳質機理有所不同，其比較見表1。微濾和超濾膜由于孔徑較大，傳質過程主要為孔流形式即篩分效應；反滲透膜屬于無孔膜，其傳質過程為溶解擴散過程即靜電效應。納濾膜存在納米級微孔。且大部分負電荷，對無機鹽的分離行為不僅受化學勢控制，同時也受電勢梯度的影響。對于純電解質溶液，因Donnan平衡，同性離子會被帶電的膜活性層所排斥，如果同性離子為多價，截留率會更高，同時為了保持電荷平衡，反離子也會被截留，導致電子遷移流動與對流方向相反。但是，帶多價反離子的共離子較帶單價反離子的共離子其截留率要低，這可能是因為多價反離子對膜電荷的吸附和屏蔽作用。

由于納濾膜的分離區間介于超濾和反滲透之間，故可截留硫酸根離子對鈉離子和氯離子有高通量。下面圖1是納濾膜的分離原理圖。

對于兩種同性離子混合物溶液，根據Donnan理論，與它們各自的單純鹽溶液相比，多價共離子比單價共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它們遷移率的不同，使低遷移的反離子的截留逐漸地減少。而高遷移的反離子的濃度增加，造成對流和電遷移的“抵消”。納濾膜對極性小分子有機物的選擇性截留是基于溶質的尺寸和電荷。對于極性(或荷電)溶質，其通過納濾膜時的截留率由靜電作用與位阻效應共同決定，而對于非極性溶質則主要取決于位阻效應。

氯堿行業淡鹽水脫硝的納濾膜是一種特殊的膜品種，其表面孔徑為0．51nm，膜表面帶有一定的電荷，對二價離子或高價離子，如硫酸根離子具有很高且穩定的截留率，而對一價離子則具有較高的透過率。其材料結構穩定，在氯化鈉含量高的鹽水中長期穩定運行。見圖2。

3膜法脫硝生產裝置情況

膜法脫硝工藝在實際工業生產中得到了很好的運用。下面以煙臺某氯堿公司運用納濾膜法處理50m3/h淡鹽水脫硝工藝為實例進行分析。該工藝主要由預處理單元和膜處理單元構成。預處理單元如圖3：將原料淡鹽水中加入NaSO3，除去游離氯至零，經過換熱器冷卻至工藝要求，后用酸調節pH值至工藝要求，通過過濾裝置除去雜質，進人淡鹽水儲罐待用。正常情況下，通過在線檢測儀表保證了進膜過濾單元的原料各項指標被控制在工藝要求的范圍內。