丙烯酸在离子交换膜中的传质特性及其对双极膜

时间:2014-07-29 作者:admin 点击:284次

 采用双极膜电渗析回收丙烯酸丁酯废水中的丙烯酸和氢氧化钠,不仅可回收资源,且可大幅降低废水中有毒污染物浓度和盐度,减小废水处理难度,具有广阔的应用前景。本文研究了丙烯酸分子在离子交换膜内的传质特性,建立了丙烯酸盐双极膜电渗析的传质模型,通过数学模拟评价丙烯酸分子扩散对双极膜电渗析过程的影响,并对双极膜电渗析的操作条件进行优化,得到以下主要结论: 丙烯酸在阴离子交换膜JAM-I-10、ACM均相膜和FBM双极膜中传质系数受传质温度影响较大,而受丙烯酸浓度的影响较小。20℃下当酸室丙烯酸浓度为0.5~4.0mol/L时,丙烯酸在JAM-I-10、ACM均相膜中和FBM双极膜的平均传质系数分别为1.28×10~(-2)dm/h、8.45×10~(-4)dm/h和2.91×10~(-5)dm/h(碱室为NaOH)。温度在15~30℃之间时,丙烯酸在JAM-I-10、ACM均相膜和FBM双极膜中的传质系数随温度的升高而增大,传质系数随温度的变化符合阿累尼乌斯方程,温度在20℃以上时,传质系数随温度的变化更加显著。 三室型双极膜电渗析传质模型构建及验证结果表明,丙烯酸在离子交换膜中的传质对丙烯酸丁酯废水双极膜电渗析过程具有重要影响,且该影响可通过三室型双极膜电渗析传质模型进行拟合。 对丙烯酸丁酯废水双极膜电渗析过程的数学模拟表明,料室与酸室溶液初始体积的比值、料室溶液初始浓度、温度、离子交换膜种类、电流密度等因素均对双极膜电渗析设备工作过程具有重要影响。降低温度到20℃以下,适当提高料室与酸室初始溶液体积比、料室溶液初始浓度和电流密度,采用传质系数较小的阴离子交换膜有利于酸室丙烯酸浓度的提高。电流效率随料室与酸室初始溶液体积比和温度的升高而下降,随电流密度的升高而增加。

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