雙極膜電滲析的平衡問題

2021-02-15 工業水處理
雙極膜電滲析系統鹽與水的平衡相對於常規電滲析而言，要複雜一些。

這次講解主要是針對於無機鹽製備轉化成酸和鹼的系統。

（2）核心的兩個性能參數：酸鹼的濃度、膜的透水性；

（3）雙極膜電滲析常規都按滿負荷的參數運行設計，系統出水稀鹽水的濃度一般控制在0.5-0.9個當量；

（6）附各雙極膜產品性能測試結果，源於膜工業協會官網提供的數據：

案例1：水量20m3/h，進水TDS=170g/L，鹽分為硫酸鈉；

出水要求：NaOH濃度70g/L；硫酸濃度90g/L；水回用標準：電導率≤10us/cm。

計算1：雙極膜+膜濃縮系統

（1）鈉離子平衡：20*170/71=X*70/40；

（2）硫酸根平衡：20*170/142=Y*90/98；

因此可得X=27.36m3/h ；Y=26.07m3/h  。

系統的產鹼能力：1.92t/h ; 產酸能力：2.35t/h。結合計算前的核心要點中第6點初步可得膜面積：約2800m2；雙極膜系統鹼室遷移水量：3.94m3/h；雙極膜系統酸室遷移水量：約3.94m3/h。

由於W=X+Y-3.94-3.94；因此可得：W=45.55m3/h 。

由系統整體水平衡可知：20+W=X+Y+Z；因此可得Z=12.12m3/h。

上述中的A、B參數按系統穩定性及設計要求，結合計算前的核心要點，合理設定A=170g/L，B=50g/L。

膜濃縮系統的細分工藝組合較多，可以根據需求選擇，因此針對於膜濃縮系統，可得以下平衡：

因此可得C=5.05m3/h ；D=17.17m3/h 。綜合上述參數，最終得到以下平衡：

針對於系統回用的這一部分水（電導率≤10us/cm），可以用於雙極膜系統的酸、鹼補水。

案例2：水量20m3/h，進水TDS=170g/L，鹽分為硫酸鈉；

出水要求：NaOH濃度70g/L；硫酸濃度90g/L；稀鹽水直接回用。

計算2：雙極膜系統

同理，在沒有特殊要求的情況下，A可以合理設定，如A=50g/L。

  20*170/71-50*Z/71=X*70/40；

  20*170/142-50*Z/142=Y*90/98；

20000-1000Z=70X/40*82+90Y/49*82；

因此可得：X=21.86m3/h ；Y=21.86m3/h ，Z=13.73m3/h

因此可得W=37.45m3/h。綜合上述參數，最終得到以下平衡：

（1）明確雙極膜系統出水的回用要求：稀鹽水、酸、鹼；

（2）了解各雙極膜的產品特點及相關基礎數據（建議諮詢廠家）；

（3）整體工藝系統內水循環或套用，用合理設定+單個平衡來計算；

（4）參數沒有絕對，合理的設定，帶來更優的系統配置（投資成本、運行成本）。

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