电渗析法海水浓缩制盐

电渗析浓缩海水—蒸发结晶制取食盐是目前电渗析处于第二位的应用。由于该工艺占地面积少,不受气候条件的影响,且产品纯度高,30多年来经济和技术指标取得了很大进展。日本在上世纪60年代末,电渗析浓缩卤水的浓度为170g/L,吨盐耗电为350kW·h;至目前,卤水浓度可达200g/L,吨盐耗电降到150kW·h。据称极限耗电指标为吨盐120kW·h。现在日本用电渗析法年产食盐150万吨,其他国家产40万吨。
1、生产流程:制盐的整体系统包括:海水引入和过滤、电渗析、多效蒸发结晶,盐包装和干燥及公用设备(发电机、蒸汽轮机和锅炉等)。电渗析器和其他设备的耗电由涡轮发电机提供,该发电机由锅炉产生的高压蒸汽推动。从涡轮排出的低压废蒸汽可为电渗析器产生的浓缩液的蒸发供热。生产流程图如下:
海水              反洗水排放
蒸馏水  卤水
脱盐海水
做指挥中心控制台
公用设备
制盐工厂生产流程示意图
2、电渗析器:
Asahi  Chemical,Asahi  Glass以及Tokuyama是日本三家生产制盐用电渗析器的公司。海水浓缩用电渗析器采用钛镀铂或钛镀钌电极。隔室的浓、淡水流量比大约1:5,减少膜堆漏电是设计的关键,目前倾向于全部以压滤式电渗析器取代水槽式电渗析器。电渗析器的规格和性能如下:
日盲紫外探测器
项目
单位
Asahi Chemical
Asahi  Glass
黑纸白字Tokuyama
规格
电渗析器型号
HM—系统
CS—5
TSX—200
每膜堆中膜对数
300
300
176
电子货币兑换每台中的膜对数
2700
2400
膜堆数织造方法
9
8
有效面积
m2
1.4
1.8
标准运行条件
电渗密度
A/(dm)2
3
3
3
稀液流流速
cm/s
4
5
6
温度
25
25
25
设计性能
NaCl产量
吨/天·台
50
55
90
NaCl浓度
g/L
保鲜膜切割盒
200
200
200
电流效率
%
89
87
92
直流电耗
kW·h/吨
150
149
150
3、操作参数:
操作电流密度增加,浓缩浓度提高,但随着操作电压的提高,使耗电量增大。实际运行的压滤式电渗析器的操作电流密度为30~35mA/cm2,水槽式为20mA/cm2。温度同样影响浓度与耗电指标,温度升高,膜和溶液的电导增大,溶液粘度降低,在相同操作电流密度下电压降低,这都对降低耗电有利;但随着温度升高,电解质和水的浓差扩散系数急剧上升,影响了浓缩效率,所以适宜的操作温度为30~40℃。
4离子交换膜:
膜堆中膜的电阻占了较大的部分,因此要求离子交换膜具有较低的电阻,并要求有较高的选择透过性。阴离子交换膜有两种类型:一种是4-乙烯吡啶和二乙烯苯的共聚物,另一种是氯甲基苯乙烯与二乙烯苯共聚物。氯甲基基团用胺试剂处理。阳离子交换膜的结构是苯乙烯-磺酸盐和二乙烯苯的共聚。
由于多价离子如Ca2+、SO42-等在浓室易于沉淀结垢阻碍过程继续进行,而且多价离子的迁移,使Na+、Cl离子迁移相应减少,因此对电渗析海水制盐要求膜对单价离子有较
好选择透过性。通过将带有不同电荷的电解质加到渗析室膜表面的方法,解决了膜对多价离子的阻挡问题。
5、离子交换膜技术研究动向:
1997年,日本废除实行90余年的盐业专卖制度。面临激烈的市场竞争,迫使日本离子交换膜电渗析浓缩制盐技术必须革新。首先改进离子交换膜,研制成一价离子选择透过性更高、适应更高浓度、电阻更低的新型海水浓缩用膜。在电渗析装置方面,把作为流水通道的隔板变薄,装置更大型化。加强原水过滤(微滤),不使悬浮物在膜面积累。这样达到了提高食盐质量、降低能耗的综合效果。目前,可浓缩海水达200g/L,能耗在150kW·h/吨以下。今后规划调整生产结构,把浓缩海水直接用于氯碱工业,不再经过干盐再溶解的耗能工序。

本文发布于:2024-09-20 22:28:09,感谢您对本站的认可!

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