電去離子過程脫除低濃度銅離子

更新時間：2008-11-19 15:27 來源：作者: 閱讀：2118

1 實驗裝置與流程

1.1膜堆結構

        實驗膜堆為一級兩段結構，每段3個膜對，有效膜面積為135cm。淡室厚度3mm，其中填充陰陽離子交換樹脂混合物；濃室厚度0.8mm，設有絲網以增強流體的湍動．實驗采用低滲透異相陰陽離子交換膜，上海化工廠；強酸強堿性離子交換樹脂，南開大學化工廠。先將陽膜和陽樹脂充分轉型為Cu型，陰膜和陰樹脂轉化為SO₄型，然后再組裝膜堆。

1.2操作條件

        采用分析純CHSO₄•5H₂O溶于去離子水，加入硫酸調整溶液的pH值約3.0，配制成原水．原水Cu²⁺濃度在50mg/L左右，流量為7.5L/h．實驗采用濃水循環的流程．濃水循環液與來自原水的新鮮補充液會合后進入膜堆；膜堆濃水出水部分作為濃水產品，另外部分的濃水返回濃水罐繼續循環．濃水循環液流量1.24L/h，濃水產品流量0.36L/h，補充新鮮料液流量0.36L/h．電極液為0.3%(質量分數)Na₂SO₄溶液，流量1.6L/h．EDI以恒定電壓的方式操作。

1.3離子濃度分析

        采用wfxl30型原子吸收分光光度計(北京瑞利分析儀器公司)，以火焰原子吸收法測定樣品中的Cu²⁺濃度。

2 結果與討論

        純水生產中EDI過程存在兩種運行模式：溶液中離子濃度較高時，EDI在“增強傳質”模式下運行，樹脂保持為鹽型，去離子作用主要通過樹脂對離子傳遞的增強來實現；當離子濃度降低到一定程度時，EDI以“電再生”模式運行，淡化室中發生水解離，樹脂被再生為H型和OH型，EDI相當于連續獲得再生的混床離子交換．本文的研究結果證明在脫除低濃度銅離子時EDI也存在上述兩種不同的運行模式。

3 結論

        本文的研究證實了與制備純水的EDI過程相似，脫除銅離子的EDI過程也存在“增強傳質”和“電再生”兩種模式。在“電再生”模式下，EDI可將Cu²⁺從50mg/L左右脫除至火焰原子吸收分光光度法無法檢出，表明EDI用于脫除低濃度重金屬離子是可行的。在陰膜的濃水室表面的局部區域，水解離產生的OH^-與Cu²⁺結合形成Cu(OH)₂沉淀，并進一步成為黑色的CuO結垢。通過膜堆形式及工藝條件的優化，即可消除金屬氫氧化物產生的局部條件，從而避免結垢，獲得一個連續穩定的EDI過程。