純水設(shè)備詳解:雙極膜電滲析
工業(yè)化的雙極膜目前是電滲析離子交換膜材料中的桂冠(綜合其應(yīng)用前景、工業(yè)化難易水平等因素)快來了解一下。
1雙極膜電滲析-歷史
20世紀(jì)60-70年代,雙極膜(Bipolarmembran最早由美國(guó)Aquatech阿奎特國(guó)際集團(tuán)公司)首先研發(fā)進(jìn)去。20世紀(jì)80年,雙極膜最早工業(yè)化應(yīng)用于美國(guó)華盛頓某鋼廠,應(yīng)用于硝酸鉀和氟化鉀系統(tǒng)。后來雙極膜電滲析的應(yīng)用才逐步擴(kuò)散到芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、荷蘭等歐洲國(guó)家。
而雙極膜進(jìn)入中國(guó)預(yù)計(jì)在20世紀(jì)80-90年代。這一段時(shí)間國(guó)內(nèi)雙極膜的研究文獻(xiàn)相對(duì)較多,也比較集中;同時(shí)國(guó)內(nèi)部分大企業(yè)做了很多實(shí)驗(yàn)級(jí)別的嘗試(多以有機(jī)酸產(chǎn)品雙極膜系統(tǒng)為主)
2013年前,國(guó)內(nèi)沒有規(guī);碾p極膜電滲析項(xiàng)目落地(13-14年左右國(guó)內(nèi)才開始有雙極膜電滲析工業(yè)化的應(yīng)用案例--某有機(jī)酸產(chǎn)品系統(tǒng))通過綜合的分析,上海純水設(shè)備主要有以下幾個(gè)原因:
1.資料、設(shè)備完全進(jìn)口,投資高;
2.設(shè)計(jì)、運(yùn)行等技術(shù)參數(shù)完全依賴于國(guó)外,國(guó)內(nèi)裝配水平偏低,缺乏核心技術(shù);
3.國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于新技術(shù)抱有疑慮;
4.政治、國(guó)情之類的話題,咱沒法談。
雙極膜僅僅是離子交換膜中的一種,可想而知,雙極膜細(xì)分市場(chǎng)在整個(gè)膜市場(chǎng)中所占比非常小。但是由于雙極膜應(yīng)用領(lǐng)域?qū)R,一定水平上具有不可替代性,目前受到廣泛關(guān)注的高鹽廢水零排放系統(tǒng)、資源回收領(lǐng)域、有機(jī)產(chǎn)品清潔生產(chǎn)新工藝中具有極大優(yōu)勢(shì)。
2雙極膜/電滲析-原理
雙極膜一般由陰離子交換樹脂層(AL陽離子交換樹脂層(CL和中間層組成。
1.中間層市場(chǎng)上常用別稱:過渡層、催化層、復(fù)合層、界面層等;
2.中間層,厚度一般在10*10^-9m以內(nèi)(納米級(jí)別)且跟制膜原理、工藝有關(guān);
直流電場(chǎng)的作用下,陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-并進(jìn)行離子定向遷移,分別通過陽離子交換膜層和陰離子交換膜層,作為系統(tǒng)H+和OH-離子供應(yīng)源。H+和OH-則主要通過過渡區(qū)水的解離而得到及時(shí)的補(bǔ)充,消耗的水又通過周圍溶液中的水向膜中間滲透而彌補(bǔ)。
3雙極膜電滲析-應(yīng)用形式/領(lǐng)域
基于雙極膜的特點(diǎn),配備不同的陽離子交換膜、陰離子交換膜及其他配件,可以組裝成不同形式的雙極膜電滲析(雙極膜電滲析的形式含:二隔室、三隔室、四隔室、五隔室等,感興趣的可以自己去拓展,核心原理沒變,
其中慣例雙極膜電滲析(BPED或EDBM主要作用如下:
1.無機(jī)系統(tǒng))無機(jī)鹽制備對(duì)應(yīng)的酸和堿:硫酸鈉、氯化鈉 硫酸鋰、硝酸鈉、氯化銨等;
2.有機(jī)系統(tǒng))有機(jī)酸鹽制備對(duì)應(yīng)的有機(jī)酸和堿(有機(jī)堿鹽與之類似)酒石酸、葡萄糖酸、檸檬酸、維生素C四甲基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨等;
基于雙極膜制酸、堿功能,雙極膜電滲析在很多無機(jī)系統(tǒng)、有機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)被用來與電解法做對(duì)比。以純氯化鈉系統(tǒng)為例,兩種工藝差異對(duì)比如下:
4雙極膜電滲析-廠家
國(guó)內(nèi)環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻,盡管雙極膜起步晚,但是國(guó)內(nèi)的環(huán)保市場(chǎng)形勢(shì)給雙極膜電滲析創(chuàng)造了非常多的機(jī)會(huì)。而國(guó)內(nèi)實(shí)際的雙極膜電滲析應(yīng)用案例已經(jīng)非常多,Na2SO4NaClNaNO3Li2SO4NH4Cl等含鹽廢水具有相應(yīng)的應(yīng)用案例。
盡管目前國(guó)內(nèi)所有電滲析廠家,都宣傳有雙極膜電滲析,但是其實(shí)國(guó)內(nèi)雙極膜電滲析應(yīng)用主要以進(jìn)口雙極膜為主,當(dāng)然也有為數(shù)不多的幾家公司在研發(fā)、上海純水設(shè)備生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)雙極膜。具體情況如下:
1.日本ASTOM目前國(guó)內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多,日本技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以做全程技術(shù)支持。雙極膜設(shè)備形式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)穩(wěn)定性上,行業(yè)綜合評(píng)價(jià)比較高,目前應(yīng)用主要涉及高鹽廢水、有機(jī)酸、有機(jī)堿等系統(tǒng)。
2.德國(guó)Fumatech膜資料完全可以應(yīng)用于工業(yè)化,但是因?yàn)槟せ摹⑴浼阅堋⒐┴洉r(shí)間等細(xì)節(jié)問題,目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用偏少,主要應(yīng)用于局部有機(jī)產(chǎn)品清潔生產(chǎn)工藝中。
3.法國(guó)(EurodiaIndustriSa捷克(MEGA a.s.法國(guó)(SuezEnvironn等,蘇伊士電滲析這一塊主要因?yàn)槭召?gòu)了GE水處理部門。整體上述幾個(gè)品牌雙極膜電滲析在國(guó)內(nèi)基本沒有應(yīng)用,但他慣例電滲析均在國(guó)外食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有較多應(yīng)用。
通過研究雙極膜電滲析國(guó)際專利,發(fā)現(xiàn)很多的新思路、新想法。
4.杭州藍(lán)然環(huán)境:屬于國(guó)產(chǎn)雙極膜廠家,且與日本ASTOM合作,目前國(guó)內(nèi)雙極膜應(yīng)用案例最多。藍(lán)然下屬兩個(gè)生產(chǎn)、研發(fā)型子公司,其中衢州藍(lán)然新資料投資約1.2億元,雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2雙極膜技術(shù)源于公司團(tuán)隊(duì)、日本、高校等綜合研發(fā)。
5.北京廷潤(rùn):屬于國(guó)產(chǎn)雙極膜廠家,技術(shù)源于國(guó)內(nèi)早期研發(fā)團(tuán)隊(duì)-葛道才。2016-2017年在福建泉州分公司實(shí)現(xiàn)雙極膜生產(chǎn)工業(yè)化,雙極膜規(guī)劃年產(chǎn)能50000m2盡管性能上與進(jìn)口膜相比還具有一定的差異,但是目前也已在眾多特定領(lǐng)域具有一定應(yīng)用。
6.河北亞德士:核心技術(shù)來源于葛道才(僅供參考)經(jīng)過臨時(shí)公司自主調(diào)整,目前已形成自主雙極膜研發(fā)產(chǎn)品。但是該公司定位不做雙極膜工程,只做雙極膜產(chǎn)品和設(shè)備的供應(yīng)商。
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