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电去离子过程中的阴膜降解及其对水解离的影响

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化工学报 2012年第11期63卷 3560-3566页

作者：费兆辉王建友陈维利樊改肖南开大学环境科学与工程学院天津300071

电去离子(EDI)及其衍生过程近年来在脱盐、离子浓缩和化工产品的新颖制备等领域日渐重要,但在离子交换膜'膜-液'界面的水解离这一核心机理研究方面仍有诸多不足。对EDI过程中阴离子交换膜的降解及其对水解离的影响进行了实验研究和总结... 详细信息

电去离子(EDI)及其衍生过程近年来在脱盐、离子浓缩和化工产品的新颖制备等领域日渐重要,但在离子交换膜'膜-液'界面的水解离这一核心机理研究方面仍有诸多不足。对EDI过程中阴离子交换膜的降解及其对水解离的影响进行了实验研究和总结分析。首先通过对阴离子交换膜的选择透过率、交换容量和电导率的测定,以及红外光谱分析确认了EDI过程中存在季铵型强碱性阴离子膜的部分叔胺化降解行为。进一步通过对EDI过程特征曲线等过程宏观特性的对比研究,证明了季铵型阴离子交换膜的降解对阴离子交换膜'膜-液'界面层的水解离具有催化效应。为EDI过程的进一步优化设计,实现具有可控水解离的电驱动膜过程奠定了良好基础。

关键词：电去离子水解离叔胺降解

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电去离子技术的应用与研究进展

现代化工 2008年第7期28卷 16-21,23页

作者：付林王建友南开大学环境科学与工程学院天津300071

介绍了电去离子(EDI)技术工作的基本原理,阐述了包括特种分离在内的国内外EDI技术应用进展,除传统的纯水制备外,特别对当前EDI的几个新兴应用领域进行了分析总结,主要包括低浓度重金属废水处理、化工产品分离纯化、树脂电化学再生、饮... 详细信息

介绍了电去离子(EDI)技术工作的基本原理,阐述了包括特种分离在内的国内外EDI技术应用进展,除传统的纯水制备外,特别对当前EDI的几个新兴应用领域进行了分析总结,主要包括低浓度重金属废水处理、化工产品分离纯化、树脂电化学再生、饮用水脱硝等。在研究进展方面,主要对EDI膜堆的结构设计、当前EDI运行过程中的结垢问题与防治措施、EDI与其他技术的集成以及传质机理研究等进行了探讨。最后对EDI技术的发展前景进行了分析和展望。

关键词：电去离子膜分离水处理脱盐

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电去离子出水水质的影响因素分析

中国给水排水 2002年第11期18卷 36-38页

作者：李清雪李福勤王冬云河北建筑科技学院城建系河北邯郸056038

　通过原水电渗析后再接电去离子(EDI)装置的试验,考察了进水流量、水质等因素对EDI产水水质的影响,并探讨了EDI去除离子的最佳操作参数。试验结果表明,降低进水的电导率、适当提高膜堆的操作电压及加大进水流量都可提高产水水质。

关键词：水质影响因素电去离子电渗析离子交换高纯水

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双极膜电渗析强化电去离子树脂再生研究

双极膜电渗析强化电去离子树脂再生研究

作者：丁紫怡福建师范大学

学位级别：硕士

氨氮及氟离子是我国很多地区饮用水水源地中存在的无机离子,氨氮会被氧化为硝酸盐,长期饮用,会导致高铁血红蛋白症;水体中的氟化物超标则会导致氟斑牙、氟骨症等疾病的发生,严重影响人体健康。因此,去除饮用水中的氨氮及氟离子至关重要... 详细信息

氨氮及氟离子是我国很多地区饮用水水源地中存在的无机离子,氨氮会被氧化为硝酸盐,长期饮用,会导致高铁血红蛋白症;水体中的氟化物超标则会导致氟斑牙、氟骨症等疾病的发生,严重影响人体健康。因此,去除饮用水中的氨氮及氟离子至关重要。离子交换法是去除低浓度污染物的有效方法,但是利用酸碱试剂和盐溶液等再生树脂存在再生效率低、造成二次污染等问题。本文使用阳离子交换树脂(NA)和Amberlite(?)IRA-900阴离子树脂去除饮用水中氨氮和氟化物,研究了双极膜电渗析强化电去离子再生树脂性能,讨论树脂再生的最佳条件和影响因素。研究内容及结论如下:(1)利用阳离子交换树脂去除氨氮在60 min内可到达吸附平衡,去除率可达90.0%以上。研究了电压、浓室溶液、树脂室溶液pH值、树脂吸附量、共存离子对双极膜电渗析强化电去离子树脂再生的影响。结果表明,当电压为15 V时,有最佳再生率为48.5%,且能耗为7.71 W·h/mg。树脂室循环液加入0.01 mol/L HCl,树脂再生率提升至55.4%,与仅使用HCl再生树脂相比(再生率为0.5%),双极膜电渗析强化电去离子再生树脂的再生率提高了102倍。二价铁离子会影响树脂再生,再生率降低至45.5%。(2)阴离子交换树脂可去除含氟(2 mg/L)水中94.0%的氟离子。研究了装置电压、电极液、浓室溶液、树脂室溶液pH值、树脂吸附量、共存离子对双极膜电渗析强化电去离子树脂再生的影响。结果表明,当电压为15 V时,再生效果达62.4%,且能耗仅为1.65 W·h/mg。树脂室循环液中加入0.01 mol/L的NaOH,阴离子交换树脂的再生时间由300 min降低至180 min,再生率上升至83.3%,与仅使用NaOH再生树脂的再生效果相比(再生率为5.2%),阴离子交换树脂的再生率提高了16倍。磷酸根比氟离子更难脱附,同时吸附氟离子和磷酸根的树脂再生率降低至50.8%,且所需再生时间上升至360 min。(3)采用“背靠背”的方式,利用双极膜电渗析强化电去离子同时再生阴阳离子交换树脂。讨论装置电压、树脂室循环液pH值组合方式、树脂吸附量、共存离子对树脂再生的影响。结果表明,同时处理阴阳离子交换树脂时,最佳再生电压由15 V升高至20 V;树脂室中加入不同pH值的循环溶液后,树脂再生由原480 min缩短至360 min。可同时利用双极膜水解离产生的酸和碱,且单位能耗仅为5.9 W·h/mg,远低于分别再生阴阳离子树脂的总能耗(10.28W·h/mg)。本文通过对双极膜电渗析强化电去离子技术树脂再生的研究,为其在树脂再生领域的应用提供了理论和技术支撑。

关键词：双极膜电去离子离子交换树脂氨氮氟饮用水

电去离子技术同步纯化和浓缩含镍离子溶液的研究

同方学位论文库评论

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现代化工 2009年第6期29卷 55-58,60页

作者：任安娟王建友卢会霞苏玉龙南开大学环境科学与工程学院天津300072

采用自制微型电去离子膜堆装置,以模拟电镀镍漂洗水为处理对象,基于特征曲线考察确定了工作膜堆电压,并重点研究了淡水室中的树脂比例对过程分离性能的影响。结果表明,阴阳树脂比存在最优值,任一树脂所占比例过高,均会导致膜堆内部结垢... 详细信息

采用自制微型电去离子膜堆装置,以模拟电镀镍漂洗水为处理对象,基于特征曲线考察确定了工作膜堆电压,并重点研究了淡水室中的树脂比例对过程分离性能的影响。结果表明,阴阳树脂比存在最优值,任一树脂所占比例过高,均会导致膜堆内部结垢,而阴树脂过量时尤为明显。对于含Ni2+质量浓度52 mg/L、pH=3的NiSO4溶液,在优选的膜堆电压下,所用阴阳树脂(体积)比为4∶6时,淡化出水和浓缩水的Ni2+质量浓度分别达到0.28 mg/L和3 407 mg/L,浓差大于12 000倍,且过程具有良好的稳定性。

关键词：电去离子离子交换树脂镍离子水解离

“双极膜-电去离子”耦合过程浓缩低浓度含镍离子溶液

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高校化学工程学报 2011年第6期25卷 929-933页

作者：董恒王建友边艳芳卢会霞南开大学环境科学与工程学院天津300071

电去离子(EDI)技术依靠离子交换膜和树脂表面自发的水解离特性实现深度脱盐功能,但处理含低浓度重金属离子溶液过程中,水解离产物OH·离子易与重金属离子生成金属氢氧化物沉淀,导致不可逆的破坏性影响。今将双极膜引入EDI膜堆,利用其内... 详细信息

电去离子(EDI)技术依靠离子交换膜和树脂表面自发的水解离特性实现深度脱盐功能,但处理含低浓度重金属离子溶液过程中,水解离产物OH·离子易与重金属离子生成金属氢氧化物沉淀,导致不可逆的破坏性影响。今将双极膜引入EDI膜堆,利用其内部的水解离产物实现预酸化和抑制树脂表面水解离功能,防止结垢并实现树脂再生。以含24 mg·L-1Ni2+的NiSO4溶液为原水,在恒工作电流密度下纯化低浓度NiSO4溶液同时回收Ni2+离子。结果表明,40 mA·cm·2下浓缩运行19 h后,浓缩液中Ni2+为743 mg·L-1,浓缩倍数约31,淡水出水中未检出Ni2+,膜堆内部无Ni(OH)2沉淀生成。

关键词：双极膜电去离子重金属镍

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倒极电去离子过程浓缩分离含镍离子溶液

化工学报 2010年第10期61卷 2688-2693页

作者：王玉珍王建友卢会霞王少明董恒南开大学环境科学与工程学院天津300071

通过在电去离子(EDI)的淡化室和浓缩室中同时填充离子交换树脂而构成频繁倒极电去离子(EDIR)过程,用以解决处理含重金属离子溶液时EDI内部易产生金属氢氧化物结垢的关键难题。以NiSO4溶液为处理对象,采用浓缩水部分循环和浓、淡水流分... 详细信息

通过在电去离子(EDI)的淡化室和浓缩室中同时填充离子交换树脂而构成频繁倒极电去离子(EDIR)过程,用以解决处理含重金属离子溶液时EDI内部易产生金属氢氧化物结垢的关键难题。以NiSO4溶液为处理对象,采用浓缩水部分循环和浓、淡水流分步切换的运行工艺,利用EDIR单一过程,同步获得了淡化出水的高截留率和浓缩产品水的高浓缩倍数。实验条件下,倒极周期为4h可获最佳分离效果。对于含Ni2+50mg.L-1、pH为3.0的NiSO4溶液,EDIR的淡水出水和浓水出水的Ni2+浓度可分别达到1.5mg.L-1和3961mg.L-1,淡水中Ni2+的脱除率为97%,浓水的浓缩倍数则为79.2,接近理论值。实验范围内,EDIR过程运行稳定,未产生Ni(OH)结垢。

关键词：电去离子倒极镍离子重金属

工艺参数对电去离子技术浓缩分离含镍离子溶液的影响

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西安交通大学学报 2012年第5期46卷 114-119页

作者：王玉珍王建友吴志强卢会霞南开大学环境科学与工程学院天津300071 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用浓缩室填充树脂的强化电去离子(EDI)对含Ni 2+溶液进行了浓缩分离,从中研究了工作电压、淡化室隔板厚度、原水浓度及组分对EDI分离性能的影响.结果表明,在15V电压下,EDI以增强传质模式运行可在较低能耗下获得高质量的出水;电压增大... 详细信息

采用浓缩室填充树脂的强化电去离子(EDI)对含Ni 2+溶液进行了浓缩分离,从中研究了工作电压、淡化室隔板厚度、原水浓度及组分对EDI分离性能的影响.结果表明,在15V电压下,EDI以增强传质模式运行可在较低能耗下获得高质量的出水;电压增大使淡水室内发生水解离而产生结垢,影响EDI的稳定运行.淡化室隔板由3mm增至5mm时,膜堆电阻增大,分离效率降低.对于含Ni 2+为50mg.L-1的NiSO4原水,在优化条件下,浓、淡水出水中Ni 2+浓度分别为11 031和2.78mg.L-1,Ni 2+的浓缩倍数达223.对于含Ni 2+和Cu2+各25mg.L-1的双组分原水,EDI对Cu2+有更好的浓缩效果.实验结束时,浓水出水中Ni 2+、Cu2+浓度分别为3 258和4 690mg.L-1,浓缩倍数分别为130和187;淡水出水中Ni 2+及Cu2+浓度分别为4.71和3.71mg.L-1.

关键词：电去离子镍离子浓缩离子交换树脂

电去离子(EDI)过程水解离机理的研究 (Ⅳ)ED和EDI过程水解离的差异性比较

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膜科学与技术 2006年第1期26卷 20-25页

作者：王建友王世昌天津大学化工学院化学工程研究所天津300072

ED和EDI过程中水的解离,在本质上均与高电势梯度有关,发生水解离时电势梯度的数量级为108V/m.在ED过程中,理论上阳膜先于阴膜发生浓差极化,但阳膜的极化与水解离在极化发生之后就受到膜面ζ-电位的制约,使得阳膜水解离反而远远滞后于阴... 详细信息

ED和EDI过程中水的解离,在本质上均与高电势梯度有关,发生水解离时电势梯度的数量级为108V/m.在ED过程中,理论上阳膜先于阴膜发生浓差极化,但阳膜的极化与水解离在极化发生之后就受到膜面ζ-电位的制约,使得阳膜水解离反而远远滞后于阴膜.通过实验对EDI过程的水解离有了进一步的了解,并作了进一步分析,同时与ED过程的水解离现象作了对比.认为在EDI的淡水室内,填充的树脂使得不能形成具有抑制水解离效应的ζ-电位,从而阳膜先于阴膜发生水解离,且阴阳膜的水解离因更严重的浓差极化而更为剧烈.

关键词：电去离子电渗析离子交换膜浓差极化水解离