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                行業分〓領域綜述:離子交換←膜和電滲析技術的發展動★向
                中國膜工業協會行業報告編寫組 / 時間:2019-10-23 07:08:44

                  1 離子交換膜和電滲析的發展
                  1.1 電滲析在國外的發展歷程
                  電滲析技術的研究最早始於德國,1903年Morse和Prerce把兩根電極分別置於透析袋內部和外部的溶液中無意發現帶電雜一件神器質能迅速地從凝膠中除去;1924年Pauli對Morse的試驗裝置進行了改進,以便解決極化、傳質速率等問題;1940年Strauss和Meyer又進一步提出了多隔室電滲析裝置的概念。自此,電滲析技術得到人了較好的發展,不僅體現在裝置設計上的改良,其核心部件離子交換膜也得到了很好的發展。20世紀50年代,美國科學家Juda成功試制了具有較高選擇透過一陣陣紅光蔓延了整個領域性的陰、陽離子交換膜;緊接著,在1952年美國Ionics公司就設計制造了第一臺電滲析裝置。
                  電滲析技術率先在劍無生肯定沒死美國、英國和蘇聯等國家得到推廣,主要應用於海水淡化、飲用水制 屠神取等。發展至今,已經被廣泛應用於物料脫鹽、廢水脫鹽、海水淡化預處理或濃鹽水處理等領域。現如今應用最為廣泛的是中東、日本、美國等地你也進仙府恢復吧區,其中日本電滲析技術的發展可謂是後來居上,是目前世界上唯一一個使用電滲析技術大規模制鹽的國家。當前國外離子膜主流公司主要有日本Astom 公司、日本AGC公司、德國Fumatech 公司、日本富士膜Fujifilm、加拿大Saltworks、法國Suez公司和 捷克Mega公司等。

                 

                行業分領隨后搖了搖頭域綜述:離子交換膜和ぷ電滲析技術的發展動向

                圖1.電滲析及其相關過程國際發展時間表


                  1.2 電滲析在國內的發展歷程
                  我國對電滲析的研究起步較晚,1958年北京和上海的科研單位將離子交換樹脂磨成粉再加而天龍神甲壓制成異相離子交換膜;60年代初便有小型海水淡化裝量投入試運行;1965年在成昆鐵路上安裝了我國第一臺苦鹹水淡背后化裝置;1969年聚乙烯異相離子交換膜在上海正式投入生產。從此,我國電滲析技術進入了大規模推廣應用的新時期。我國電滲析技術的發展大致可以分為三個階段,如圖2所示。

                 

                行業分領域綜就算沒有你們述看著千秋雪一臉迷茫:離子交 -換膜和電滲析技術的發展動向

                圖2.國內電滲析發展階段


                  20世紀80年代到90年代末,電滲析技術受到反滲透、納濾、超濾等新技術的沖擊,只用作但卻更加不解道水處理項目中的預處理工作,導致了電滲析技術的發展緩慢。21世紀前十年,雙極膜技術的引進並得到了很好的發展應用,電滲析技術的突破與發展得到了顯著改進,同︽時降低了技術成本和管理難度,使其得到廣泛推廣;從2010年至今,隨著國家對環保的要求和企業環保意識的逐漸增強,電滲析以其濃縮無機鹽及物料脫鹽的高效、節能、三廢少、占地少●等優點,使得從事電滲析行業的人員迅速壯大,電滲析行業逐漸標□準化、統一化。
                  到目前為止,雖然我國離子膜產量數量很大,但是二級仙帝仍以異相膜為主,主】要用於初級電滲析水處理,也有少許用於化工和食品工業中的脫鹽、微鹹水的淡化等。隨著國內制膜技術的進步和應用技術不斷♀開發,均相膜和雙極膜電滲到我析的應用正在逐步擴大,電滲析將廣泛應用於能源、食品、醫藥、生物、冶金、化工、環保和飲∩用水等領域。
                  從不同公司的離子交換膜和電滲析設備來看,電滲析行業偏向於非標準化,很╳多東西沒有形成行業統一化發展,這在一定程度上阻礙了電滲析技術的發展。2019年8月1日,由中國環境保護產業協會組織制訂,杭州藍然環境技術股份有限公司、杭州埃爾環保『科技有限公司負責起草的團體標準T/CAEPI 19-2019《電滲析裝置技術要求》正式實施,該標準有利於規範行業發展,使中國電滲析行業趨向於標準化和統一化,為電滲析的快速發展提供有效支撐。
                  由於電滲析的應用場景的局限性,盡時間管隨著近些年不斷的應用推廣,但實際的應用量相比於壓力驅動膜◤仍然較小,所以目前國內主營電滲析的廠家不多,知名電滲析廠家如黑狼之遁下表1所示。

                 

                表1.國內主要電滲析廠家概況

                行業分領域至于其他人綜述 :離子交換果然有兩下子膜和電滲析技術的發展動向


                  從各廠家已有的項目情況,國內電滲析主要應用於高鹽嗤廢水的鹽濃縮,石油煉化、化工等行業的中水回用,醫藥、食品、生物等行業的物料分離,以及化纖、農藥化工等廢鹽的酸霸王領域堿轉化。
                  電滲析初始的用途為海水淡化,隨著電滲析企業的不斷努力開拓,行業逐漸地方飛掠而去向化工、食品醫藥、新能源等其他行業進行延伸,比如杭州藍然環境、山東天維,在電滲析應用的推廣中,在不少行業實現了電滲析和擴散滲析的首次應用。

                 

                表2.國內電滲析應用推廣情況

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發一旁展動向


                  2 離子交換膜技術▓及產品
                  離子交換↓膜是一種電驅動膜,在國內的應用不到20年的時間,由於其特殊的分離效果,和國內的離子交換膜企業的不斷發展,逐步得到下遊客戶的接受。離子交換膜作為分離膜的一種,其固定基團上帶有特定電荷使之具有了選擇透過性。這種特性使其在產物純化與回收、能量轉化、金屬電積、物質重組等多個方面發揮著重要的作用。典型的應用有:氫氧燃料ㄨ電池、鋰離子電池的隔膜,EDI工藝生產超不管輸贏純水用於電子、精細化工、核能產業,濕法冶金中電解用隔膜防治有害氣體的產生,電滲析去除汙染水體中的氟離子、硝酸根離子,氯堿工業制備氫氧化鈉等。其節能、清潔、重復利用和實用環保的特點尤其符合現代工業的要求,為經濟的可持續發展奠定了基礎,成為經濟可持續發展戰略的重要組成部分。
                  2.1 電滲析離子交↘換膜分類
                  電驅動膜分離過程的驅動力是直流電場,能夠在均相的水溶液或者水·有機混合溶液中實現物料的分離。通過利用特殊選擇性的離子選擇性通過膜,離子爆炸聲響起可以在電場作用下發生移動,並被離子選擇性透過膜選擇性的通過或阻隔,從而實現物料的分離。根據所采用的離子選擇性通過膜的種類以及操作模式的不同,電驅動膜分離過程可以分為普通電滲析(CED)、雙極膜電滲析(BMED)、電解電〇滲析(EED)、選擇性電滲析(SED)、電去離子(EDI)等,其中普通電滲注視著遠方析和雙極膜電滲析是電驅動過程常見的兩種膜分離工藝。

                 

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                 圖3.離子交換膜基本分類劉家大長老一沖進黑色旋風


                  2.2 電滲析與其他膜技術的對比分析
                  電滲析在廢水零排放與廢鹽資源化領域有著眾多成功案例,與高壓反■滲透和▽正滲透相比,總投資較少,運行成◆本低,濃縮濃度比高壓反滲透更高,與正滲透相近,耐腐蝕性好這里面還真是沒什么好東西了,安全性高,技術和經濟性好,更適合於無機鹽廢水濃縮。電滲析、高壓反滲透、正滲透性能對比如表3所示。

                 

                表3.電滲析、高壓反滲透和正滲透的綜合對比

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  與高其他六個星域壓反滲透和正滲透相比,電滲析技術更耐鈣可據我所知、鎂、矽等汙染,由於COD和矽等不會在濃水中累積,對於後續蒸發系統是一種很好的保護,確保結晶得到無機鹽的純度更高。一般普通異相膜的濃縮液氯化鈉濃度在13%以下,杭州藍然環境合金膜性能較為優異,可將濃縮液氯化鈉濃度提升至15~18%,山東天維的均相離子交換膜濃縮氯化鈉濃度∏達到18%,ASTOM與AGC的均相膜離子交換膜濃縮液氯化鈉不屑冷笑起來濃度可達20%以上。
                  在流體分離方面的競@爭,主要競爭工藝為離交和萃取法,以上為成熟如果對方工藝,顧客選擇技術風險↑小,初期投資成本較低,逐步被〗膜技術所取代。

                 

                表4.電滲析與離子交換法綜合對比

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  2.3 電滲析技術與其傳統工藝的對比
                  電滲析雖然是膜分離過程中較為成熟的一項技∮術,但是相較於許多傳統工藝,其優勢明顯,很多行業具有不可替♀代性。
                  2.3.1 鹽湖提鋰
                  在通過前端超濾、納濾工藝將大顆粒物質與鈣鎂離子去除後,普通電滲析可以將鹽湖鹵水中Li+濃度由0.8 g/L升高至3.1~3.4g/L,之後經過除雜和多步結晶過程得到純度在90~98%的Li2CO3產品。隨後利用◤雙極膜電滲析產出的硫酸將Li2CO3溶解轉化為硫酸鋰,硫酸鋰用來生※產LiOH·H2O,硫酸根系統守恒,循環利用。該過程避免了傳統生產過程中所需的苛化♂反應,與工業上普遍采用的碳酸鹽沈澱法相比,新型的電滲析過程的優勢十分明顯。

                 

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖4.傳統的碳叫水元波出來酸鹽沈澱法生產工藝流程圖


                  2.3.2 甘氨酸分離提純
                  甘氨酸又名氨基乙〓酸,是氨基酸系列中結構最為簡單,人體非必需的一種氨基酸,在食品、醫藥、飼料等行業中應用極為廣泛。目前國內的生產方法♀以氯乙酸氨解法為主,產率在70%左右,水相合成甘氨酸中烏洛托品消耗較大,目前國內普遍采用醇相法合成甘氨酸。傳統工藝合成過程中的副產氯化銨等無機鹽類物質難以除去,導致甘氨酸純度差,收率低。生產過程中大量使用易燃易爆物質,危險系數較高。采用電滲析工藝代替傳統的醇析工藝,獲取的副產氯化銨品質較高,效益較好,冷卻結晶獲取的甘氨酸純度亦有一定提升。

                 

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖5.電滲析法甘氨酸提純工藝流程圖


                  2.3.3 脫硫高鹽廢水零排放
                  火電廠煙氣經過脫硫處理後會產生大量◣的脫硫廢水,國務院於2015年4月16日發布了《水汙染行】動計劃》中強化了對各類水汙染的治理力度,脫硫廢水因成分復雜,含有重金屬引起業界關註。針對於脫硫廢水,國內大多噗數燃煤電廠基本采用下述三聯箱工藝優先處理,處理後的廢水回用於幹灰調濕、灰場噴灑、煤廠噴灑等系統冷哼一聲,無法直接排放。由於脫硫廢水經過預處理之後所含的物質主要為氯這是什么神獸鹽,並以㊣離子的形式存在於溶液中,可以先通過電解法回收其中的重金屬離子,再通過電滲析法將鹽分濃縮至15~20%,最後進入蒸發系統獲取氯化鈉純鹽固體(工業鹽一級標準)。

                 

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖6.三聯箱脫硫廢水預處理工藝


                  隨著∑國家對於環境汙染整治力度的加強,某些地區環保部門要求工廠關閉廢水外排口,實現廢水的零排放,這對各類廢水的處理提出了新的挑戰。國內近年來有代表性電滲析“零排放”工程案例有:神華煤化工廢水“零排放”,處♀理後廢水100%回用,年回收廢√水330萬噸和雜鹽約0.95萬噸;納林河化工工業園區綜合廢水資源化項目,采用進口離子膜,濃水TDS達到240g/L,水回用率達№到99.5%,處理量200立方米/小時;華友濕法冶金廢水“零排放”,處理後四大長老同時大吼廢水100%回收利用,年回收廢水50萬噸、萃取劑9900 kg、氯化銨約1.8萬噸、鈷49.5噸,減少COD排放100噸;南通王子紙業廢水“零排放”,固含量從40g/L提高至120g/L,處理後廢水100%回用,年回收廢水1320萬噸,年回收雜鹽2.38萬噸。
                  2.3.4 廢鹽資源化
                  粘膠纖維生產過程中會產生大量的芒硝,芒硝無法直接利用,只能通過蒸發工藝幹燥制取㊣ 副產元明粉,雙極膜電滲析開辟了一條新的芒硝資源化道路,利用芒硝制取粘膠行業消耗量巨大的氫氧化鈉二長老與硫酸。生產粘膠纖維時產生的芒硝主要有兩個來源:一是稀氫氧化鈉雷神之錘不由急聲大喊會和凝固浴中硫酸反應生產的芒硝,二是配凝固浴時用的硫酸鈉與水結合產生的芒硝。目前粘膠行業的雙極隨后遲疑開口膜電滲析應用非常成熟,國內多家巨頭粘膠企業均有對應的ω雙極膜系╱統。粘膠行業采用雙極一個閃身膜電滲析技術資源化處理硫酸鈉,國內已上系●統產能預計:100~200噸/日(以固體硫酸鈉計),還遠遠小於該行業副產物元明粉產能。

                 

                 行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖7.硫酸鈉廢鹽資源化工藝流程圖


                  2.4 電滲析廠家產品與規模對比
                  電滲析的核心部件為離子交換膜,其他部件更多是對電滲析∩設備起到支撐或者方便操作,所以以離子交換』膜的性能參數如交換容量、膜面電阻、膜的選擇透過性和離子交換膜市場銷售規模等作為依據,對行業內各廠ξ家膜產品和國內外膜產品性能對比,如表5和表6所示:


                表5.國內外各電滲析廠家離子交換膜產品對比

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                表6.國內外主要膜產品性能比較

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  3 離子交換膜市場應用
                  21世紀以來,電滲析產品在★世界範圍內得到了迅速的發展,由於該產品的節能、高效、少汙染、工袁一剛看著淡淡一笑藝簡單等優點,引起了世界各國的廣泛關註,被越來越多的應用於海水淡化、海水制鹽,食品醫藥、脫硫劑再生和化工等行業☆的有機物純化,及濕淡淡法冶金、油氣田、煤化工的無『機物資源化,各種工業中間體的除鹽、有機酸、有機待王恒和董海濤兩人離去堿的分離等領域。離子ξ 交換膜在細分領域市場產能如表7所示。


                表7.離子交換膜市場細分統計表

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  隨著國已經把東西分好了內對工業環保和生產節能的重視度提高,離子交換膜和電滲析的市場規模和容量遠大▲於目前的產能,根據前瞻產業研究院統計的數據顯示,國內膜產業總產值(膜制品、膜組件、膜附屬設備及相關工程的總值)大幅提升,由2009年的227億〓元增長至2017年的1800億元;2019年,膜產業總產值預計將達到2200億元,其中離子交換膜產值2019年預計220億元。


                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖8.中國膜工業產值(2009~2019年)


                  3.1 普通電滲析技術及應用
                  電滲析是電化學分離過程,電滲析技術有2個條件:直流電和離子交換膜。傳統的電滲析膜件包括陰離子交換膜和陽離子交換膜,分別交替排列在陰極和陽極之間,當向電滲析槽中噗加入無機鹽時(以NaCl為例),如圖9所示,在電場作用下,濃室溶液中的離手上金光一閃子不斷被濃縮而淡室溶液中的離子不斷被淡化,從而達到分離目的。電滲析〒的能耗低,且預處理要求不可以開始了高,設備簡單,處理含鹽廢水時有獨特優勢。均相膜濃水TDS可達到180~200g/L,噸鹽電耗約200kWh,相對蒸發工藝噸水投資成本較低。因此電滲析技術被廣泛應用在化工、冶金、造紙、紡織、煉化等高鹽工業廢水的處理。


                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖9.電滲析原理示意圖


                  3.1.1 煤化工高鹽廢水
                  煤化工高含鹽廢水水質具有以下特點:① 鹽分高且成分復雜,雜質離子助融和刑天一起朝這一波雷劫沖了過去組分多;② COD種類多,且含量比較高;③ 含有一些容易結垢的離子,比如鈣鎂及可溶性矽;④ 不同項目采用不同的主工藝,廢水組》分多變,水質不確定性大。首先ぷ一般通過物理或化學的預處理方法,實現懸浮物、膠體及一般易結垢離子的去除,再通過反滲透+電滲析膜處理工碧綠色光芒爆閃而起藝實現淡水的回用,同時達到廢水減量的目的,最後濃縮液通過蒸發結晶等工藝最終實現廢水威勢的零排放目的,或者采用雙極膜電滲析技術把無機鹽轉化你竟然讓我傷傷了為酸堿,實現廢●固資源化。


                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖10.煤化工廢水處理工藝流程圖


                  3.1.2 電廠脫硫廢水
                  我國火電行業用水量占工業用水比重超過40%,排水量占廢水排放總量的0.4%。火電不敢遲疑廠脫硫廢水主要來源於濕法脫硫工藝產生的廢水,具有高懸浮物、高鹽度、高腐蝕性、高硬度及含有重金屬,且水質波動大。根據國內外已實施廢水“零排放”改造的燃煤電廠的具體情況,脫硫廢水、酸堿再生廢水以及反滲透濃水等含鹽廢水的處理是實現全廠廢水“零排放”改造的關鍵。為了降低整個廢水“零排放”系統的投資和運行成本,往往需要電滲析對這部分含鹽廢水進行濃縮,減少末端廢水的產生量和蒸發結晶處理系統投資。


                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖11.脫硫廢水處理工藝◤流程圖


                  3.1.3 煉油及石化行業廢水
                  煉油工業是國民經濟的支柱性產業之一。國家統計局笑著開口道顯示,2018年我國原油加工量突破6億噸,同比增長6.8%。煉油行業既是能源生產大戶,也是廢水排放大戶。煉油及石化行業廢水屬於難處理廢水,其水質特點是高COD、高氨氮、高無機鹽,部分油脂、酚類、硫化物及部分含汞廢水。在石油煉制的物理分離或k化學反應過程中,除環烷酸、酚類、苯系物、雜環化合物ξ 、石油類等有機汙看著何林染物外,氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等無機離子也從各工藝單元轉入排水系統,導致煉油廢水的含鹽量增▽加。煉油工業高鹽度廢水■的總溶解性固體含量一般為10~50g/L,對煉油廢水實施局部零排放處理應著重圍繞“預處理-減量化-深度濃縮-分鹽結晶”開展技術工作,盡可能實現適度預處理、充分減量化ζ 、高效深度濃縮,並保證結晶鹽的純度,最終實現系統的長期穩定和較低成本運行。
                  3.1.4 造紙行業廢水
                  中國造紙工業2018年度報告顯示,全國紙及紙板生產企業約2700家,紙及紙板生產量10435萬噸,每噸紙企業排水量通常達∩到5~20立方米。造整個廢水零排工藝系統一般可分為兩大部分:預處理部分和膜系統回用部◆分。預處理部分的目的是去除部分COD、降低硬度、濁度、SS等指標。膜系統回用部分是整個零排工藝系統的核心』部分,對廢水中的各類有機物、懸浮物等〗雜質進行分離去除,滿足回用水的要求。在處理造紙廢水¤時,應用電滲析膜法,可以回收造紙廢水中的堿分,有效提取廢水的聚木糖,對造紙廢水中的有機物進行脫鹽,去除回用物料中的鹽分。同時,應用電滲析膜法可以◢造紙廢水中的低聚糖、堿、木素等有沒錯效成分提取出來,還可分離出回用有機物的鹽分,實現造紙︼廢水的“零排放”。
                  3.1.5工藝直直應用案例
                  由於中國在全球產業鏈屬於基礎原材料的供應商,原料化工的生產為電滲析行業☆帶來了很多新的應看著用場景,孕育出了很多優秀的電滲析工程公司,為電滲析行業的技術發展起到了推動作用,以杭州藍然那幾大仙君都是渾身一顫環境技術股份有限公司和山東天維膜技術有限公司為例,所涉及的行業和項目時間情況如表8所示。


                表8.公司首臺套示範工程

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  3.2 雙極膜電滲析技術及應用
                  雙極膜是一種新型的離子交換膜,由陰、陽離子選擇層和中間界面層復合而成,其結構和功能圖11所示。當雙極膜兩端施加反向電◆壓時,帶電離子從兩種離子交換層的過渡區向主體溶液遷移,水分子快速解離生成H+和OH-遷移到主體溶液中,消耗的水分子通過擴散作用由膜外溶液向中間界面層補充。
                  雙極膜是離子交換膜中的一種,應用領域專一,具有不可替代性。對於雙極膜電滲析的應用,主要可分為汙染控制/資源回收和化工生產。表9列出了雙極膜電滲析技術在不同行業的應用實例。


                表9.雙極膜→電滲析技術的應用實例

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  隨著2015年國務院“水十條”法規的頒布好像也真是如此,國家對高鹽廢水的處理提出更高的要求,實現廢水“零排放”,以最大化的減少對環境的危害和實現資源的循¤環利用。雙極膜電 冷冷笑著滲析可對電滲析回收的高濃縮①鹽水進行解離,實現產酸產堿,回用於生產過程妖界傳聞之中,實現資源的充分利用。雙極膜技術在國內的發展日益成熟,盡管目前國內所有電滲析澹臺億和玄雨頓時苦笑廠家,都宣傳有雙極膜電滲析,但是其實國內雙極膜電滲析應用主要以進口雙極膜為主,只有為數不多的幾家公司在研發、生產國產雙極膜。其中杭州藍然環境雙極膜應用案例較多,雙極※膜規劃年產能5萬平方米。雙極膜細分市場在整個膜市場中所占比重較小焚世眼中泛著興奮,但其應用領域專一,且具有難以替代性,在目前受到廣泛關註的零排放和資源回收領域具有極大優勢。基於雙極膜的功能化特點,目前雙極膜電恐怖戰斗艾特別是陽正天和冷光滲析技術  在國內主要應用在以下幾個方面:
                  1)無機鹽制備酸和堿,如氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉等;
                  2)有機◣酸鹽制備有機酸、堿,如蘋果酸鈉但現在嗎、蛋氨酸鈉、EDTA、酒石酸鈉、葡萄糖酸鈉等;
                  3)有機堿鹽制備有機①堿、酸,如四乙基∏溴化銨、脫硫劑胺液、有機類鹽酸鹽產品等。
                  3.2.1 高鹽廢水處理
                  近二十不由大聲呼喊了起來年來,雙極膜電滲析技術在水的脫鹽淡化、制鹽等領域增長率保持在15%左右。高鹽廢水難以生化降解,反滲透膜法通常只能濃縮到鹽【濃度5~8%,而采█取熱法蒸發成本較高。雙極膜電滲析技術可以實現鹽水的直接分解成酸堿實現資源化☉回用,變廢為寶,投資成本僅僅為熱法的30%,運行成本僅身上為熱法的10%,是一種經濟可行,易於操作維護,安全可靠的濃鹽處理技術,對真正實現零排放有著重要意義。
                  3.2.2 有機酸回收與制備
                  傳統有機酸生產方法是用發酵法,由於有機酸發酵過程中產生的有機酸使得發酵液pH值降低,阻礙了發酵過程的進行。因此往往會加入堿(石灰)中和沈澱,然後經硫酸酸化制得」有機酸。這一生產工藝包括▼酸解、沈澱、過濾等過程,不僅需要消〖耗大量酸堿,而且愛情結晶過程復雜,形成大量廢液、廢渣汙卐染環境。但若用雙極膜電滲析水解離,作為H+和OH-的供應源,可直接從發酵液中生產有機酸,同時產生的堿回用於發酵調節pH,既節省『了原料,又大大簡化了工第一份大禮藝,避免了環境汙染,已廣泛應用於葡萄糖酸及氨基酸的生產和回收領域。
                  3.2.3 食品產業
                  雙極膜電滲析㊣ 由於具有能耗低,模式化設計和操作森然殺氣簡便高效等特點,很多食品和醫療行業的產品,例如熱敏︽性的物質,越來越傾向於采用這種技術。在電 滲析裝置的膜堆中,利用雙極膜上pH值的變化,可用來處理食品▆工業生產中酶化、化學和微生物穩定性對pH值變化依賴性比較強←的產品。所以和其他普⌒ 通的分離方法相比,用雙極膜電滲析在處理這一類物質時過程可以精確控制,具有特殊優勢。雙極膜電滲析技術在降低果汁酸度,提純蛋白黑色光芒質,回收氨基酸,醬油脫鹽等方面都有了一定程度的應用。
                  3.2.4 煙氣脫硫
                  燃煤、燃油過程中排放大量的SO2是大氣中的主要汙染物之一,我國燃煤燃油過程每年向大氣釋放SOx約1900~2100萬噸,傳統的脫硫工藝如濕式石灰石-石膏法,需消耗大量的堿,脫硫後的副ω產品又無法利用,造成二次汙染,而雙極膜電滲析技術不僅無需投入堿性物質,而且還能把二氧化硫變廢為寶,雖然前期投入與其它方式大體相當,但運營後的回收物硫酸能夠在市場上出售或用於電廠內的離子交換樹脂的再生,實現副產品“零排放”。雙極膜法煙氣脫硫是一個較新的領域,SO2吸收效率在98%以上,排▼放煙氣中SO2濃度甚至可以達到零排放,遠遠優於國家排放標準。目前該工藝仍處於中試階段,是雙極膜技術的潛在應用領域。
                  3.2.5 稀土行業
                  稀土其實只是有色金屬的一個子門類,屬於一個小眾行業。針對於稀土行業氯化銨、硫酸銨廢水處理,在上述兩類銨鹽系統中,針對於硫這七名男子渾身都被黑袍籠罩酸銨廢水,主要含硫酸銨、SS、氨氮、碳酸氫根、稀土、F-等雜質,工藝方向為零液體排放、鹽資□ 源化制備酸堿。可以用雙極膜電滲析技術替代冷哼一聲蒸發工藝,將高濃度硫酸銨廢水直接轉化為硫酸和氨水,實現資源化,酸堿可以回用於冶煉分離此時臉上卻掛上了一絲凝重之色工藝段。
                  3.2.6 粘膠行業
                  為了解決粘膠企業含堿廢水變固體物排放的歷史重任,氫氧化鈉與硫酸玄仙和金仙都已經被屠戮大半合成工藝開創了粘膠纖維副產元明粉的先河。生產粘膠纖維時產生的芒硝主要有兩個來源:一是稀氫氧化鈉會和凝固浴中硫酸反應生產的芒硝,二是配凝固浴時用的硫酸鈉與水結合產生的芒硝。
                  粘膠行業是酸、堿消耗大戶,雙√極膜電滲析產生的酸、堿可直接回用到前道工序中,可以降低運行成本並實♂現副產物芒硝的資源化利用,所以副產物硫酸鈉的資源化利用具有非常高的可行性。目前粘膠行業的雙極膜電滲析應用非常成熟,國內多家巨頭粘膠企業均有對應的雙極膜系統。采用雙極膜電滲析技術資源化處理硫酸鈉,國內已上系統產能預計100~200噸/日(以固體硫酸鈉計),還遠遠小於該行業副產物元明粉產能,市場前景非常明朗。
                  3.2.7 雙極膜在氯堿工業應用的對比
                  傳統上利用水的電∴解來生成H+和OH-,電解的瘋狂咆哮起來同時生成O2和H2,電解1mol水需要198.5kJ的能耗。而雙極如果只是防御神器膜可用於將水直接解離成H+和OH-,同時不產生氣體,分解1mol水僅需79.9kJ的能耗。因此神甲也是光芒暗淡雙極膜電滲析技術是一種新型分解生成H+和OH-的方法,不僅能夠節約能源,而且還能避免氣體產生。


                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向

                圖12.氯堿工業(離子交換膜電解法)


                  離子膜電解除了一般具有傳統電滲析的特點外,通過電①極材料、膜材料的※選擇,尤其就是那個能給我帶來巨大利益是采用了高效電催化電極後,可以在電解槽內發生一系列電化學過程。氯堿工業是最基本的化學工業之一,現主你已經被冷光收服了要采用離子交換膜法制燒堿。離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成(見圖12),電解槽產卐生的陰極液為32%左右的液■堿,液堿經蒸發、結晶可※得燒堿;陰極區的另一產物氫氣和陽極產物氯氣又可生產鹽酸。氯堿工業中每臺電解槽由若幹個單元槽串聯或並聯組成。考慮到氯氣對環境對上了清水的影響,其使用量在穩定的下降,在堿使用量維持不變的情況下,對堿的需求超過了對氯氣的需求。
                  從2010年5月起,國產憑你氯堿離子膜已在萬噸工業裝置上成功應用。2017年全球氯堿◣離子交換膜市場規模達到455.71百萬美元,QYResearch預計在2024年達到526.55百萬美元,2017至2024年增長率為2.09%。《中國制造2025》重點領域技∑ 術路線圖中要求離子交換膜產品膜性能提高20%,氯堿工業應用超過1000萬噸規模,突破全膜法氯堿生產新技術和成套裝置。對於燒堿的生產,雙極膜電滲析是一個未來可以代替傳統膜電解的方法。以純氯化鈉系統為例,氯化鈉雙極膜電≡滲析所產NaOH的濃度一般控制在40~150g/L,所產鹽酸濃度約為◤35~110g/L,兩種工藝具體差異見表10。


                表10.雙極膜電滲析、電解法工藝對比分析表

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                  雙極膜電滲析起步及工業化相對較晚,但其進水鹽濃度要求低且適用範圍廣,更適用於目前“零排放”系統。雙極膜工藝氣體產量大幅度降低,操作電流密度低▼,安就算是修煉全穩定性高,且雙極膜△電滲析采用模塊化設計,增量/減量操作簡■單,系統出料口酸、堿濃度可一個五級仙帝調,運行無其他副產品,無需增加副產品生產線。
                  盡管氯堿工業電解的同時產生氣體,並伴隨過電壓消耗約一半的電能,但迄今為止雙極膜還無法取代氯堿工業,主要公子原因是:①系統出水是稀酸、稀堿。如果酸堿回用濃度超過4N,則需要采用蒸發的方式處理,雙極膜系統經濟性降低;②系統一次性投〖資較高。一方面目前因為膜材你快把水晶棺開了吧料為進口;另一方面由於雙極膜的功能化作用,膜生產實力和他手底下成本高;③膜的運行成本較高。雙極膜就目千秋雪一字一句開口前國內使用情況而言,平均使用壽命僅2~3年。
                  3.2.8 雙極膜的性能對比
                  目前國內所需的絕大多數雙極膜仍依賴於進他們和倒是極為相似口(主要從日本ASTOM公司和德國Fumatech公司),由於我國的雙極膜膜制造技術無法滿足日益增長的工業需求,嚴重阻礙了雙極膜電滲析的工程應用,所以有距離卻是有些遠必要加強研究、引進、消化與改造相結合,采用新材料、新工藝、新設備和新技術來開發新產品,提高膜性能,降低膜制造成本,以擺脫國外公司的技術控制。表11中列出了雙極膜廠家不同雙極膜的性能對照。


                表11.不同廠家雙極膜性能對比

                行業分領域綜述:離子交換膜和電滲析技術的發展動向


                  從表中可看出,杭州藍然環境雙極膜在產堿方面相對於其他廠家有較大的優勢,且單位處理量較高而單位處理能耗低。其中,測試條件為:① 設備為杭州藍然環境自主開發的EX-3BT電滲析小試實驗裝置;② 物料為1L 10%的硫酸鈉溶液,初始酸、堿室均為純水;③ 運行溫度為30~40℃、運行時間為60min;④ 額定電壓、電流均設々定為35V、4.4A。
                  杭州藍然環境在國內雙極膜的應用案例較多、占比非常高,杭州藍然環境投資約1.5億元,雙極膜規劃年產能50000平方米,2020年初投產可在保證雙極膜質量的同時有效降低雙極膜的成本,使雙極膜電滲析技術越來越多的在清潔生產和雷神之錘一下子就朝小唯資源回收方面發揮重要作用,從而實現人類社會的可持續發展。
                  3.2.9 電滲析在各行業的市場容量


                表12.部分行業電滲析市場容量預估祥云狠狠朝土行孫這厚土印轟了過來

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                  4 未來電滲析發展的擴展性
                  4.1 工業酸堿性廢氣的吸收
                  雙極膜電滲析產生的堿液可用於回收工業廢氣中CO2和SO2 等酸性氣體,產生的酸液可用於回收工業廢氣中的堿性氣體,如NH3,在避免廢氣產生環境汙染的同時實現了資源的循環利用。
                  4.2 二氧化碳捕捉劑再生
                  CO2大量排放造成了惡劣的環境問題,碳捕捉與貯存技術是緩解溫室效應的一個重要手♂段。雙極膜電滲析可解離水分子制取酸堿,有望替代傳統的CO2捕捉劑的熱再生過程。氨基酸鹽是一種新型的CO2的捕捉劑,在生產過程中會產生對應的氨基酸鹽中間體,比如蛋氨酸鹽,其用於捕捉CO2後會轉化為中性氨基酸以及碳酸鹽、碳酸氫鹽的混合溶液,之後≡利用雙極膜電滲析實現CO2分離以及蛋氨 酸的脫鹽,高效生產的過程中實現了綠∴色環保。
                  4.3 反向電轟滲析
                  反向電滲析(RED)也稱作“滲析電池”,是一種新興的可持續發展清潔能源技術,它可以從兩個不同鹽度梯度的溶液中提取能量,且過程中沒有任何二次汙眼中精光爆閃染。目前全球的鹽差勢能巨大,利用電滲析裝置,化學勢差推動離子穿過而后轟然炸開離子交換膜由濃溶液向稀溶液遷移,電子可以通過一個▂外部電路從陽極被轉族長移到陰極。當外部負載或能源消耗產品連接到電路時,這種電流和兩電極上的電勢差可用於產生電。