碱法钛白粉生产大量使用氢氧化钠和硫酸副产硫酸钠,由于使用的酸浓度不是很高,因此也可以利用双极膜电渗析分离出酸碱并循环利用;苦卤粉生产活性氧化镁等等。
另外,一些产品利用双极膜电渗折来生产工艺也值得探讨,如BaCl2+NaOH+生产Ba(OH)2。能否采用双极膜法;二氧化氯生产,一般采用氯酸钠酸性条件下用还原剂还原,能否采用双极膜电渗折脱钠酸化,再进行还原;菱镁矿制氢氧化镁,副产氯化铵的循环利用;离子交换树脂转型废液处理等等。
2、在湿法冶金与金属加工方面
双极膜电渗析在湿法冶金和金属加工领域的污水治理和酸碱循环利用方面有着极其重大的意义,越来越受到人们的关注。在湿法冶金与金属加工行业的生产过程中,会有大量含金属离子的酸溶液、碱溶液以及盐溶液产生,它的循环再利用会大大降低它们的生产成本,同时也适应了当前企业面临的节能减排,保护自然环境的要求;生产成本的降低和冶炼技术的提高会使当前一些低品位矿物也有其利用的价值,从而大大缓解资源紧缺状况。但应用时会涉及传统工艺的一些改变,还需做大量的基础研究工作,一些被认为污染大,消耗高的老工艺可能被重新使用或改进,扬其长,避其短。
湿法冶金的废盐主要来源于酸浸或碱溶后的溶液调整酸、碱度的中和过程,以及皂化萃取剂时发生的交换反应,这些废盐分离成酸碱,实现流程的闭路循环,可实现真正的污水零排放。
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金属加工的废液主要来源于酸洗,这些废液可通过中和沉淀脱除其中的金属离子(如:铁、钙、重金属),盐液分离成酸碱后可分别用于酸洗、中和沉淀,使酸、碱闭路循环实现污水零排放和有用资源的有价回收。
例1:低品位冰铜处理
例
2:三氧化二钼生产过程
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例3:不锈钢酸洗液处理工艺
以上的工艺中均可实现闭路无污染工艺,减少了传统工艺中的二次污染。
3、在废气处理方面
在一些焚烧废气治理中,一些有害气体的富集回收方面,双极膜电渗析也有广阔的应用前景,石化尾气焚烧、煤电厂烟道气脱硫等,如煤电厂脱硫,现行的方法大部分为石灰法,部分是氧化镁法,产生大量废渣,利用价值很低,氧化镁法煅烧回收氧化镁和二氧化硫,能耗和二次污染也存在很大问题,采用双极膜电渗析法上述问题可以得到很好的解决,工艺流程如下:
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该工艺中Na2SO4可用三室双极膜电渗析生产出硫酸,碱和稀盐,碱和稀盐进入碱室,也就是该工艺有两个副产物,一是高浓度SO2(95%);二是稀硫酸。回收的SO2用于生产硫酸,可取代用硫磺法生产硫酸和三氧化硫,这个量是相当大,并且操作稳定,吸收率高,生产环境清洁。
4、有机化工方面
(一)有机酸类产品的生产
有机酸类是指 酸类(一元酸、多元酸、氨基酸等)配类,巯基化合物(如硫醇类)磺酸类等,但能直接利用双极膜电渗析将其碱金属盐转化为酸和碱或从混合物中分离出来的有机酸大多是在水中有一定溶解度的,少数在一些极性溶剂中有一定溶解度的也可实现,但此类产品生产的电耗可能要高些。
与传统的钙盐法相比,它不使用成分复杂的石灰(石)也不消耗硫酸,避免大量废盐的产生,产品的收率和纯化也有相当的优势。在一些碱能够用于上一工序的工艺中,优势就更加显著。
离子交换法和全离子交换法二者原理是相同的,区别在于碱酸的消耗,普通离子交换法酸碱用量是理论值的3—5倍,而全离子交换法是理论值的1.1倍,现在全离子交换法在一些有机酸制造方面广泛采用,但存在着稀氯化钠溶液排放问题,同时也要消耗酸和碱,如果使用双极膜电渗析则不消耗酸,同时还能副产碱。
双极膜电渗析的应用,对一些有机酸类生产工艺的改进有着重大意义。一些老的工艺可能会变得经济,和环保了。
甲酸是重要的有机酸,主要生产方法有甲酸钠法、甲酰胺法、甲酸甲
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酯法、在三种合成工艺中,甲酸钠法要消耗大量碱和硫酸,产品中氯离子超标,现已逐步被淘汰,传统工艺过程是:
CO+NaOH HCOONa+H2SO4 HCOOH+Na2SO4
如果在此工艺从甲酸钠开始利用双极膜电渗析,则工艺过程则度为
从工艺过程可以看出,它消耗的唯一原料是CO。NaOH闭路循环使用,不消耗硫酸、不产生废液和废渣。NaOH的循环利用,消除了购入氢氧化钠中氯离子的进入,提高了甲酸的质量,因此,无论从能耗、原料、消耗、环保、设备投资、工艺的稳定性、还是产品质量均优于甲酸甲酯法,必将成为甲酸生产工艺中最有竞争力的工艺,另外,CO来源丰富。黄磷厂尾气副产,煤法制甲醇过剩的CO均可作为其廉价的原料来源。与之配套,可大大增加企业的经济效益。
由甲酸钠生产草酸钠进而生产草酸也有同样效果。
丙二酸一般采用氯乙酸钠与氰化钠反应然后碱解,酸化制得,用双极膜电渗析处理碱解后精制的溶液得丙二酸溶液和氢氧化钠溶液,氢氧化钠循环利用,不消耗酸,避免了氯化钠与丙二酸的分离过程,使能耗大大降低。
乳酸是三大有机酸之一,一般采用发酵法生产,传统的提取工艺,一般采用离子交换法,导致大量废水生成,并且产品损失较大,膜法提取工
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