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純水設(shè)備知識:雙極膜電滲析解析

2019-07-31 12:06:44

水設(shè)http://rezero.net.cn2017年以來,雙極膜材料一直是工信部公布的國家發(fā)展重點新材料之一。目前,國內(nèi)高校擁有眾多的研發(fā)團隊,如清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)、南開大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等。

    工業(yè)雙極膜是目前冠狀電滲析離子交換膜材料(綜合應(yīng)用前景、產(chǎn)業(yè)化程度等因素),快速了解。

雙極膜電滲析-歷史

    上世紀(jì)六七十年代,美國Aquatech公司首次開發(fā)了雙極膜純化水設(shè)備20世紀(jì)80年代,雙極膜在美國華盛頓的一家鋼廠首次工業(yè)化應(yīng)用純水設(shè)備,并應(yīng)用于硝酸鉀和氟化鉀系統(tǒng)。后來,雙極膜電滲析的應(yīng)用逐漸擴展到芬蘭、法國、德國、意大利、荷蘭等歐洲國家。

    兩極電影有望在20世紀(jì)80年代和90年代進(jìn)入中國。在這一時期,國內(nèi)雙極膜的研究文獻(xiàn)比較多,比較集中。同時,國內(nèi)一些大型企業(yè)也做了大量的實驗(主要是有機酸產(chǎn)品雙極膜系統(tǒng))

    2013年之前,中國還沒有大規(guī)模的雙極膜電滲析項目(中國的有機酸產(chǎn)品體系雙極膜電滲析產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用案例在13-14年前才開始)。通過綜合分析水設(shè),主要有以下原因:

1. 投資高,材料設(shè)備進(jìn)口齊全;

2. 設(shè)計、運行等技術(shù)參數(shù)完全依賴國外,國內(nèi)裝配水平低,缺乏核心技術(shù);

3.國內(nèi)企業(yè)對新技術(shù)存在疑慮;

我們不能談?wù)撜魏蛧椤?/span>

    雙極膜只是離子交換膜的一種,可以想象雙極膜在整個膜市場的細(xì)分是非常小的。但由于雙極膜的特殊應(yīng)用,在一定程度上是不可替代的,在高鹽廢水零排放系統(tǒng)、資源回收領(lǐng)域、有機產(chǎn)品的新型清潔生產(chǎn)工藝等方面具有很大的優(yōu)勢,目前受到廣泛關(guān)注。

2 雙極膜/電滲析-原理

    雙極膜一般由陰離子交換樹脂層(AL)、陽離子交換樹脂層(CL)和中間層組成。

1. 中間層市場上常用別稱:過渡層、催化層、復(fù)合層、界面層等;

2.中間層,厚度一般在10*10^-9m以內(nèi)(納米級別),且跟制膜原理、工藝有關(guān);

    在直流電場的作用下,陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H+OH-,并進(jìn)行離子定向遷移,分別通過陽離子交換膜層和陰離子交換膜層純水設(shè)備,作為系統(tǒng)H+OH-離子供應(yīng)源。H+OH-則主要通過過渡區(qū)水的解離而得到及時的補充,消耗的水又通過周圍溶液中的水向膜中間滲透而彌補。

3 雙極膜電滲析-應(yīng)用形式/領(lǐng)域

    基于雙極膜的特點,配備不同的陽離子交換膜、陰離子交換膜及其他配件,可以組裝成不同形式的雙極膜電滲析( 雙極膜電滲析的形式含:二隔室、三隔室、四隔室、五隔室等,感興趣的可以自己去拓展,核心原理沒變,)。

其中常規(guī)雙極膜電滲析(BPEDEDBM)主要作用如下:

    1.(無機系統(tǒng))無機鹽制備對應(yīng)的酸和堿:硫酸鈉、氯化鈉 、硫酸鋰、硝酸鈉、氯化銨等;

    2.(有機系統(tǒng))有機酸鹽制備對應(yīng)的有機酸和堿(有機堿鹽與之類似):酒石酸、葡萄糖酸、檸檬酸、維生素C、四甲基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨等水設(shè)

基于雙極膜制酸、堿功能,雙極膜電滲析在很多無機系統(tǒng)、有機系統(tǒng)中常常會被用來與電解法做對比。以純氯化鈉系統(tǒng)為例,兩種工藝差異對比如下:

    4 雙極膜電滲析-廠家

國內(nèi)環(huán)保形勢嚴(yán)峻,盡管雙極膜起步晚,但是國內(nèi)的環(huán)保市場形勢給雙極膜電滲析創(chuàng)造了非常多的機會。而國內(nèi)實際的雙極膜電滲析應(yīng)用案例已經(jīng)非常多,Na2SO4NaCl、NaNO3Li2SO4、NH4Cl等含鹽廢水具有相應(yīng)的應(yīng)用案例。

    盡管目前國內(nèi)所有電滲析廠家,都宣傳有雙極膜電滲析,但是其實國內(nèi)雙極膜電滲析應(yīng)用主要以進(jìn)口雙極膜為主,當(dāng)然也有為數(shù)不多的幾家公司在研發(fā)、生產(chǎn)國產(chǎn)雙極膜。具體情況如下:

    1.日本ASTOM:目前國內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多,日本技術(shù)團隊可以做全程技術(shù)支持。在雙極膜設(shè)備形式、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)穩(wěn)定性上,行業(yè)綜合評價比較高,目前應(yīng)用主要涉及高鹽廢水、有機酸、有機堿等系統(tǒng)。

    2.德國Fumatech:膜材料完全可以應(yīng)用于工業(yè)化,但是因為膜基材、配件性能、供貨時間等細(xì)節(jié)問題,目前在國內(nèi)應(yīng)用偏少,主要應(yīng)用于部分有機產(chǎn)品清潔生產(chǎn)工藝中。

    3.法國(Eurodia Industrie Sa)、捷克(MEGA a.s.)、法國(Suez Environnement)等,蘇伊士電滲析這一塊主要因為收購了GE水處理部門。整體上述幾個品牌雙極膜電滲析在國內(nèi)基本沒有應(yīng)用,但他們常規(guī)電滲析均在國外食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有較多應(yīng)用。

通過研究雙極膜電滲析國際專利純水設(shè)備,發(fā)現(xiàn)很多的新思路、新想法。

    4.杭州藍(lán)然環(huán)境:屬于國產(chǎn)雙極膜廠家,且與日本ASTOM合作,目前國內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多。藍(lán)然下屬兩個生產(chǎn)、研發(fā)型子公司,其中衢州藍(lán)然新材料投資約1.2億元,雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2,雙極膜技術(shù)源于公司團隊、日本、高校等綜合研發(fā)。

    5. 北京廷潤:屬于國產(chǎn)雙極膜廠家,技術(shù)源于國內(nèi)早期研發(fā)團隊-葛道才。2016-2017年在福建泉州分公司實現(xiàn)雙極膜生產(chǎn)工業(yè)化,雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2。盡管性能上與進(jìn)口膜相比還具有一定的差距水設(shè),但是目前也已在眾多特定領(lǐng)域具有一定應(yīng)用。

    6. 河北亞德士:核心技術(shù)來源于葛道才(僅供參考),經(jīng)過長期公司自主調(diào)整,目前已形成自主雙極膜研發(fā)產(chǎn)品。但是該公司定位不做雙極膜工程,只做雙極膜產(chǎn)品和設(shè)備的供應(yīng)商。水處理設(shè)備  去離子水設(shè)備,純化水設(shè)備


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