电解-电渗析法处理湿法烟气脱硫废水中氯离子的试验研究

摘要

石灰石-石膏湿法脱硫工艺在实际应用中需要排出一部分脱硫废水用以排出系统中累积的氯离子等，避免设备腐蚀。脱硫废水中的Cl-浓度一般为8000-20000mg/L，若直接排放势必会对环境造成污染。然而常规的脱硫废水处理方法难以将脱硫废水中所含的Cl-除去，从而使得产生的脱硫废水既不能够直接排放也无法回收利用。针对这一问题，本课题组提出了一种利用电解-电渗析的方法来处理脱硫废水中的氯离子，并取得了良好效果。本文在此基础上继续探究了脱硫废水在电解-电渗析过程中的电解特性及其影响因素。
　　首先，在三室两膜电解，电渗析装置上，利用CaCl2溶液来模拟脱硫废水，探究了非连续性条件下各个参数对电解效果的影响。试验结果表明:适当提高氯离子浓度有助于提高电解效率并降低电解过程中的电耗，但是氯离子浓度增加到一定浓度时，对电耗的减少效果也不再显著;极板间距越小，槽电压越小，电耗越低，电流效率越高;阳极室电解液为饱和氯化钠溶液时，电解过程中的槽电压以及电耗并没有显著降低;镁离子存在于阴极室和中间室时，它会与电解过程中产生的OH-结合形成沉淀，同时会附着在阳离子交换膜以及阴极板上，堵塞离子交换膜的膜孔，阻碍阳离子的迁移及离子在阴极板上的放电，从而使电解过程中的槽电压及电耗增加;当Mg2+浓度大于0.179mol/L时，阴极板和阳离子膜上附着的沉淀物较多;Mg2+浓度小于0.179mol/L时，阴极板和阳离子膜上附着的沉淀物并不明显。
　　其次，在三室两膜电解-电渗析装置上，利用CaCl2溶液来模拟脱硫废水，探究了连续电解条件下各个参数对电解效果的影响。试验结果表明:增大电流有助于提高离子的迁移率，同时还可以加快电解反应的速率，对氯离子的消除量可以起到积极作用。但是，电流的增加会使槽电压也随之增加，从而会使得电耗有所提升;提高电解液的浓度对槽电压的降低有一定的帮助，同时会减少一部分电耗。当阴极室或者阳极室中的电解液浓度增加时，会对离子的迁移有一定的阻碍作用，不利于电解的进行，从而会使电耗有所增加;在电流一定的情况下，中间室电解液浓度的提高对氯离子的消除量影响较小。此外，电解液浓度过高时，对电解电耗的降低效果将不再显著;电解液的流量增大到一定数值时，电解液中离子的迁移主要受到对流扩散的影响。流速增加时，会使极室内的扰动更剧烈，并影响离子的迁移与放电。
　　本研究表明，脱硫废水的电解-电渗析处理方法，能够实现将系统中氯离子从系统中排出，并有可能实现其资源化利用。本研究为脱硫废水深度处理提供了一种新方法，为进一步深入研究奠定了坚实基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 脱硫废水的来源

1．2 脱硫废水处理技术研究进展

1．2．1 化学沉淀法

1．2．2 排至除灰系统

1．2．3 蒸发浓缩法

1．2．4 膜分离技术

1．3 离子交换膜的种类、发展及应用

1．3．1 离子交换膜的种类

1．3．2 离子交换膜的发展

1．3．3 离子交换膜的应用

1．4 本文的研究内容及意义

第二章 试验原理及研究方法

2．1 三室非连续性电解电渗析

2．1．1 试验原理

2．1．2 试验装置与方法

2．2 三室连续性电解电渗析

2．2．1 试验原理

2．2．2 试验装置与方法

第三章 三室非连续性电解电渗析技术研究

3．1 中间室氯离子浓度的影响

3．2 极板间距的影响

3．3 阳极室溶液种类及浓度的影响

3．4 镁离子对电解电渗析效果的影响

3．5 本章小结

第四章 三室连续性电解电渗析技术研究

4．1 电流大小的影响

4．2 阴极室电解液浓度的影响

4．3 中间室电解液浓度的影响

4．4 阳极室电解液浓度的影响

4．5 阴极室流量大小的影响

4．6 中间室流量大小的影响

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要成果