雙極膜的典型應(yīng)用領(lǐng)域——配圖說明!
基于雙極膜的功能化特點,目前雙極膜電滲析技術(shù)在國內(nèi)主要應(yīng)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、酒石酸鈉、葡萄糖酸鈉等;
3.有機堿鹽制備有機堿、酸,如四乙基溴化銨、脫硫劑胺液、有機類鹽酸鹽產(chǎn)品等。
不難理解,雙極膜的主戰(zhàn)場為:高鹽廢水零排放、資源回收領(lǐng)域、有機產(chǎn)品清潔生產(chǎn)等領(lǐng)域。
01 粘膠行業(yè)--硫酸鈉雙極膜
為了解決粘膠企業(yè)含堿廢水變固體物排放的歷史重任,氫氧化鈉與硫酸合成工藝開創(chuàng)了粘膠纖維副產(chǎn)元明粉的先河。目前副產(chǎn)硫酸鈉的行業(yè),粘膠行業(yè)絕對處于領(lǐng)先地位。
生產(chǎn)粘膠纖維時產(chǎn)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(yīng)生產(chǎn)的芒硝,二是配凝固浴時用的硫酸鈉與水結(jié)合產(chǎn)生的芒硝。
目前副產(chǎn)物硫酸鈉雙極膜資源化工藝:
粘膠行業(yè)是酸、堿消耗大戶,所以副產(chǎn)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(yè)的雙極膜電滲析應(yīng)用非常成熟,國內(nèi)多家巨頭粘膠企業(yè)均有對應(yīng)的雙極膜系統(tǒng)。
粘膠行業(yè)雙極膜項目應(yīng)用照片:
目前粘膠行業(yè),采用雙極膜電滲析技術(shù)資源化處理硫酸鈉,國內(nèi)已上系統(tǒng)產(chǎn)能預(yù)計:200t-300t/d(以固體硫酸鈉計),還遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該行業(yè)副產(chǎn)物元明粉產(chǎn)能。
02 煤化工行業(yè)--氯化鈉雙極膜
煤化工行業(yè)的零排放非?;?,今年7月在銀川舉辦的“全國煤礦礦井水及煤化工廢水處理與資源化利用技術(shù)研討會”,其中高鹽廢水資源化處理依然是技術(shù)研討的主題。
會議上,針對于煤化工行業(yè)副產(chǎn)品:工業(yè)級氯化鈉和硫酸鈉,中國煤炭加工利用協(xié)會發(fā)布了新的團體標(biāo)準(zhǔn),在匹配市場需求的情況下,這也推進了煤化工含鹽廢水處理與綜合利用。
煤化工零排放工藝中,納濾分鹽工藝很常見,針對于納濾產(chǎn)水:氯化鈉一般膜濃縮后采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶,得到工業(yè)級氯化鈉;針對于納濾濃水:硫酸鈉為主,一般膜濃縮后采用冷凍結(jié)晶工藝,得到工業(yè)級硫酸鈉。
綜合行業(yè)應(yīng)用、市場推廣等信息反饋而言,目前煤化工還沒有雙極膜技術(shù)的大系統(tǒng)應(yīng)用,一方面由于鹽轉(zhuǎn)化成酸堿后,酸、堿的去向問題;另一方面一次性投資、技術(shù)在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用經(jīng)驗等方面存在一定的劣勢。
盡管目前大系統(tǒng)沒有直接應(yīng)用,但其實從行業(yè)會議上不難發(fā)現(xiàn),很多設(shè)計院、總包公司在一些小系統(tǒng)、中試系統(tǒng)都有在嘗試。
針對于煤化工高含鹽廢水,雙極膜資源化工藝、系統(tǒng)照片信息如下(圖片信息源于廠家,僅供參考):
盡管目前煤化工行業(yè)零排放方向相對樂觀,但其中系統(tǒng)出口鹽的品質(zhì)、鹽的去向依然是用戶、總包公司考慮的重點。
03 工業(yè)園區(qū)--硫酸鈉/硝酸鈉雙極膜
針對于工業(yè)園區(qū)含鹽廢水的處理,相對而言,雙極膜的應(yīng)用更加廣泛。但是園區(qū)高鹽廢水有很多特點:與園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)、水質(zhì)相對復(fù)雜、具有一定的水質(zhì)波動性等。
園區(qū)的含鹽廢水,鹽種類可以是氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉等一種或多種。這類園區(qū),如電鍍園區(qū)、印染/化工園區(qū)、危/固廢處理園區(qū)等,針對于雙極膜產(chǎn)生的酸、堿等基本都有可以直接使用的地方。
在上述領(lǐng)域,對于用戶來說,雙極膜電滲析系統(tǒng)除了資金的投入,它有實打?qū)嵉男б婊厥?,可有效實現(xiàn)園區(qū)的廢水資源化,這也是雙極膜電滲析能得到迅速推廣的重要原因。
針對于工業(yè)園區(qū)含鹽廢水,雙極膜資源化項目應(yīng)用照片(圖片信息源于廠家,僅供參考):
04 新能源行業(yè)--硫酸鋰雙極膜
新能源行業(yè)具有代表性的應(yīng)用案例:硫酸鋰制備單水氫氧化鋰。
目前國內(nèi)單水氫氧化鋰制備工藝一般以苛化法為主,過程中采用冷凍法除硫酸鈉,生產(chǎn)1t噸單水氫氧化鋰平均會產(chǎn)生2t硫酸鈉副產(chǎn)品。盡管目前國內(nèi)單水氫氧化鋰的產(chǎn)能逐步上升,增量很明顯,但是沒有質(zhì)的飛躍。
而雙極膜技術(shù),不需要添加藥劑,可以直接制備單水氫氧化鋰,從而可以得到高純單水氫氧化鋰。國內(nèi)目前三元前驅(qū)體從523、622也有逐步轉(zhuǎn)到811的趨勢。所以高純電子級單水氫氧化鋰也是趨勢所需。
碳酸鋰、單水氫氧化鋰都在提產(chǎn),只要有技術(shù)和資本,都在趕著上項目,畢竟另一半三元前驅(qū)體已經(jīng)一發(fā)不可收拾,越早出產(chǎn)品,越早賺錢。
但是另一方面,行業(yè)總會重新洗牌,怎么贏得市場,立于不敗之地,其中產(chǎn)品質(zhì)量就是一個非常重要的因素。雙極膜技術(shù)則可以帶來高品質(zhì)單水氫氧化鋰產(chǎn)品。
鋰資源可源于礦石、鹽湖、云母等,這些系統(tǒng)出來的鋰產(chǎn)品形式多樣化,有硫酸鋰、氯化鋰、碳酸鋰等等。其實上述系統(tǒng)都可以使用雙極膜技術(shù),如碳酸鋰,則可以使用雙極膜系統(tǒng)產(chǎn)生的硫酸直接溶解轉(zhuǎn)化成硫酸鋰,硫酸根系統(tǒng)守恒,循環(huán)利用。
其實鋰行業(yè)不像廢水零排放、資源化,雙極膜電滲析是作為一種產(chǎn)品生產(chǎn)工藝,屬于日常生產(chǎn)設(shè)備。目前鋰行業(yè)雙極膜技術(shù)應(yīng)用其實很成熟,但是這種行業(yè)保密一般比較嚴(yán)格,很難查到相關(guān)報道信息(圖片信息源于廠家,僅供參考)。
05 冶金、稀土行業(yè)--硝酸鈉/氯化鈉雙極膜
冶金、稀土等行業(yè)其實也是用酸、用堿大戶,生產(chǎn)工藝過程中,常規(guī)會有氯化銨、氯化鈉、硝酸銨、硝酸鈉等廢水,至于是哪種含鹽廢水,與最終產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝選擇有關(guān)(感興趣的可以看我往期文章)。
針對上述這類系統(tǒng),銨鹽系統(tǒng)基本上都是走零排放這條路,因為氨氮的指標(biāo),國家有要求,最終銨鹽也很好處理。其實雙極膜系統(tǒng)也可以處理,但是經(jīng)濟性不高,因為此時雙極膜系統(tǒng)出水產(chǎn)生的是氨水和酸,盡管廠區(qū)能消耗掉,但附加值不高,投資回報期長。
而鈉鹽系統(tǒng),則可以有效考慮雙極膜技術(shù)轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉和酸,不管是硝酸還是鹽酸,其實廠區(qū)都可以使用,因為生產(chǎn)前端和末端是一一對應(yīng)的。
除了少數(shù)地區(qū)外排無鹽濃度限制,不需要考慮零排方向外,其余系統(tǒng)雙極膜的應(yīng)用也在大規(guī)模普及,在冶金、稀土等行業(yè),也有相關(guān)案例的應(yīng)用。
06 結(jié)束語
雙極膜電滲析技術(shù)應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些行業(yè),即使是同一行業(yè),也會有不同的應(yīng)用系統(tǒng)。在這類無機鹽資源化系統(tǒng),它既能以環(huán)保設(shè)備角色切入,也能以生產(chǎn)設(shè)備角色切入。
只要有高鹽廢水需要處理的系統(tǒng),其實大家都可以嘗試考慮雙極膜電滲析技術(shù)。合理的投入能帶來更好的企業(yè)運作和發(fā)展,誰都樂意干?。?!
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