离子交换膜分离技术及其应用.pdf

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1、技术与装备lTechnology＆Equipment离子交换膜分离技术及其应用介绍了离子交换膜的研制、膜装置、电极材料和离子交换膜分离技术在冶金工业中的匣用及存在的问题，同时对目前应解决的主要问题怍了扼要的评述。文l何桂荣孟凡伟——子交换膜分离技术是随着对外加电场作用下能将水直接解离成H和膜现象的研究而逐渐发展起OH的膜，它是由阳膜、阴膜和中问界面寸来的。刚开始时并没有得到亲水层组成。一些公司相继制成性能优工业应用，直到1952年美国研制成功了良的双极膜，水离解电压在1．1～1．7伏，世界上第一台利用离子交换膜的电渗析水离解效率在95％～99％。装置。此

2、后，离子交换膜技术在世界范我国可用的离子膜品种单一，在国围内得到了迅速的发展，由于离子交换外基本上被淘汰了的电化性能差的非均膜技术所显示的节能、低耗、高效、少相膜在我国仍占90％以上；已开发的性污染、工艺简单等优点，引起了世界各能较好的均相膜，由于性能不稳定，不国的广泛关注，因而利用它作为分离介能大规模生产。目前国内所需的绝大多质的许多分离方法在冶金溶液分离工艺数均相膜、电解膜等仍依赖于进口，具膜电解槽的设计及制造水平不断完善和中有着重要的应用价值。有特种性能的膜如特种选择透过性膜、提高，其各项技术指标已达到国外同类双极膜等多处于实验室阶段，研究工作产品

3、的先进水平，且其可达到长周期稳离子交换膜分离技术比较薄弱。由于我国的制膜技术无法满定运行的运转性能取得了用户的信任与在离子交换膜分离技术中，离子交足工业需要，严重阻碍了离子交换膜技好评，再加上其价格优势，国内用户纷换膜的研制、膜装置以及电极材料的开术的应用，所以有必要加强研究、引进、纷采用国产化离子膜电解槽。发是实现离子交换膜分离技术工业性的消化与改造相结合，采用新技术来开发离子膜法是烧碱生产的发展方向，关键因素。新品种，改善膜性能。而大型复极式自然循环高电密电解槽技1．离子交换膜研制2离子交换膜装置术，是离子膜法长期发展研究的结果。作为一个单元过程，离

4、子交换膜分离子交换膜分离技术的应用效果主膜一电极一体化(SPE)电解槽也具有强离技术的效率主要是由体系的离子交换要取决于离子交换膜的性能，但改进膜劲的吸引力。它是固体聚合物电解质电膜性能决定的。其主要性能包括：有较装置设计以适应工业各体系的要求，同槽，固体电解质是水合阳离子膜，电极好的选择透过性、较高的交换容量、低时实现节能降耗，也是实现离子交换膜与膜紧密相接，消除了通常膜电槽的溶的溶胀度、较高的机械强度和良好的化分离技术工业化的重要条件。液电压降及气泡效应，目前国内外很多学稳定性。膜的耐温性能和耐酸耐碱性目前氯碱工业比较常用的离子膜电科研机构正积极开发

5、研究。能也是工业领域开展研究的主要目标。槽有单极式和复极式两种槽型，这极大3．电极材料目前国外对离子交换膜的研究较地便利了用户根据自身所限定的条件来在离子交换膜电解中，电极的电位多，一方面是对膜性能进行改进，另一方选择槽型。经过不断的实验研究，北京在装置总电压中占有很重要的比例，直面是研制具有专门用途的离子交换膜。化工机械厂研制了BMCA一2．5型单极式接影响能耗，从而影响离子膜电解的应美国杜邦公司研制的Nation系列膜与日离子膜电解槽，该槽型结构合理，性能用效果。所以根据不同的应用体系研制本旭化成公司开发的ACIPLEXF系优良，运行稳定，直流电耗低

6、，寿命长。适宜的电极材料成为人们研究的焦点。列膜及H本旭硝子公司研制的Flemion对已经投人生产运行的装置经72小时为降低电耗，常在电极上涂一层系列膜具有耐强碱、低电耗的特点。双考核表明，性能指标达到了国际同类装可降低过电位的高性能电极涂层，研制极膜也是人们研究的焦点。双极膜是在置的先进水平。由于近几年来国产离子成活性电极。我国研制的钛涂钌铱电极48世界有色金属2010JuIy技术与装备iTechnology＆Equipment已在氯碱生产中应用。当阳极发生水电灰，在一定条件下使赤泥脱碱，而后用解，降低析氧过电位是人们关心的问电渗析技术从所得的稀碱液中

7、回收碱以题，王鹏等人对碱性水电解的阳极材料及其它有用组分。国内在这方面的研究做了研究，认为材料的选择应基于含已取得了一定进展。Ni、Co和Ru的混合金属氧化物，尤其张启修等人采用碳分脱铝一电渗析是NiCo2O4和Lal—XSrXCoO3已被实验工艺处理含铝废碱水，从中回收铝、碱证实是最有前景的碱性水电解的阳极材及水资源，其经济效益、环境效益均很料。当阴极发生析氢反应，降低氢的过显著。晶种分解是氧化铝生产中耗时最电位也很重要，可在阴极上涂以镍等活长而产出率又低的一个工序，如何强化处。有色冶金中溶液体系主要是酸碱体性涂层，如国外研制了Ni—sn、Ni—RuO

8、、和改进种分过程是氧化铝生产中最重要系，还有一些是氧化性体系或还原性体Ni．Co