钛阳极电渗析电解法及在海水淡化中的应用 |
[ 信息发布:本站 | 发布时间:2017-03-20 | 浏览:1286次 ] |
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用电渗析法淡化海水是通过电渗析淡化器来实现的。淡化器除盐原理，在外加直流电场作用下，当含盐分的原水流经阴，阳离子交换膜和隔板组成的隔室时，水中的阴阳离子开始定向运动，阴离子向阳极方向迁移，阳离子向阴极方向迁移。由于离子交换膜具有选择透过性，阳离子交换膜（简称阳膜）的固定交换基团带负电荷，因此允许水中的阳离子通过而阻挡阴离子。阴离子交换膜（简称阴膜）的固定交换基团带正电荷，因此允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子，致使淡水隔室中的离子迁移到浓水隔室中去，从而达到淡化目的。 海水及苦咸水淡化，可将含盐量高达60g/L的苦咸水淡化成饮用水，解决沙漠地区的饮水问题。电渗析淡化器广泛用于食品，轻工等行业制取纯水；电子，医药，化工等工业制取高纯水的前处理；锅炉给水的初级软化脱盐；海水淡化为饮用水以及某些化工产品的脱盐处理等。 电极材料是电渗析淡化器的关键部件之一。这种电极材料要求既能耐氧化又能耐还原，也就是说既能作阳极又能作阴极， 但一般电极材料不能满足这种要求。例如用石墨电极就会很快被腐蚀，工作寿命较短。目前较为理想的电极是以含铱的多组分金属阳极为最佳，既能满足电极倒向要求，同时还具有较低的过电位，具有节电性能，使用寿命也比一般钌钛涂层金属阳极长。
电渗析法制取四甲基氢氧化铵 四甲基氢氧化铵是合成有机硅橡胶以及硅油等常用的一种聚合催化剂。过去制取工艺有，四甲基碘化铵水溶液与氧化银反应；四甲基氯化铵，氢氧化钾在甲醇溶液中反应；离子交换树脂技术等，这些工艺过程复杂，有较多杂质离子带入产品，原料（如氧化银）价格贵，很难实现工业化。电渗析法可以直接制取高纯度的四甲基氢氧化铵，具有原料成本低，设备小，生产能力大和工艺简便等优点。 电渗析槽由全氟阳离子交换膜，分隔成两极室，阳极使用活性涂层钛电极，阴极为不锈钢。在阳极室中注入30%四甲基氯化铵水溶液，阴极室中注入2%四甲基氢氧化铵水溶液。接通直流电后，两极板上即发生电化学反应。电流密度11A/d㎡ ，槽电压10V电流效率约80%。制得浓度约15%的氢氧化铵。经减压浓缩可得到产品五水和氢氧化铵晶体。
电渗析电解法回收镀镍废水中的镍 长期以来，对镀镍废水的处理多采用离子交换，电渗析等方法，这些方法的实质是将废水浓缩后回用，但由于浓缩过程中，废水中的杂质也同样被浓缩，为其回用带来很大不便或根本不能回用。许多电化学工作者尝试采用电解的方法从含镍废水中电解回收金属镍。对含镍废水来说，镍的标准 电极电位本来就较负（—0.25V），在稀溶液中电解时，因浓度极化而使镍的析出电位变的更负，氢气优先大量析出，而使镍析出的阴极电流效率极低，甚至没有镍析出。因此，从低浓度的镀镍废水中电解回收金属镍，单靠增大阴极表面积，降低电流密度等方法是不可能获得良好效果的，只有设法提高阴极表面附近镍离子的浓度，才能有效地提高电解回收镍的电流效率，也才能使用电解方法从镀镍废水中电解回收金属镍获得成功。 电渗析和电解相结合的方法，从含镍废水中回收金属镍，并称之为电渗析电解法。此法基本原理是，离子交换膜具有对不同电性的离子选择性透过的作用，即在电解质溶液中，阴离子交换膜允许阳离子透过而阻挡阴离子；阳离子交换膜允许阴离子透过而阻挡阳离子。因此，在电场作用下，溶液作用可以有效地使废水中的镍离子迁移到阴极室中，中间室内的硫酸根离子等阴离子透过阳离子交换膜进入阳极室，镍离子等阳离子可以透过阴离子交换膜进入阴极室，这样，若能阴极室内溶液维持较高浓度的镍离子，则镍离子就可以在阴极上以较高的电流效率以金属的形式沉积出来。中间室内的镍离子浓度则逐渐减少，达到处理废水并回收金属镍的目的。 电渗析电解装置包含有三个阴极室，四个阳极室和六个循环室。阴极才用不锈钢板，阳极采用不溶性钛阳极。当废水PH值为5左右时，控制适当的电流密度，则可高效回收金属镍，将含镍离子1g/L左右的镀镍废水处理至50mg/L左右，平均电流效率可达60%以上，回收镍的纯度达99.7%以上。
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