电渗析回收丙烯酸丁酯废水中有机酸的离子交换膜污染机理与控制方法

Butyl acrylate wastewater contains high concentration of organics and salts。 It is difficult to treat with common techniques and is a tuff problem in industrial wastewater treatment fields for a long time. Recovery technique of organic acid and base from the wastewater by bipolar membrane electrodialysis and integrated novel butyl acrylate production process with it, will improve the material utilization rate significantly, decrease the concentrations of organics and salts in the wastewater making the wastewater easier to be treated. Fouling control of ion exchange membrane is one of the key concerns during the industrial application of bipolar membrane electrodialysis for organic acid recovery from butyl acrylate wastewater. This study will focus on the membrane fouling mechanism, the effect of fouling on the mass transfer properties of the membrane, and the fouling control methods during the process. The study has special meaning for the acrylic acid and ester industry.

丙烯酸丁酯废水有机物及盐度含量高，常规处理工艺难于处理，长期以来是工业废水处理领域的难点之一。基于双极膜电渗析技术研发丙烯酸丁酯废水中有机酸和碱的回收技术，并耦合形成丙烯酸丁酯生产新工艺，可显著提高工艺的原料利用效率，并大幅降低废水有机物浓度和含盐量，减小废水处理难度，应用前景广阔。离子交换膜污染控制是双极膜电渗析在丙烯酸丁酯废水有机酸回收中工业化应用的关键之一。本课题研究丙烯酸丁酯废水电渗析资源化过程中离子交换膜污染机理、膜污染对离子交换膜传质特性的影响以及膜污染的控制方法，对于丙烯酸及酯行业的健康发展具有重要意义。

丙烯酸丁酯废水丙烯酸钠含量高，常规处理工艺难于处理，长期以来是工业废水处理领域的难点之一。基于双极膜电渗析技术研发丙烯酸丁酯废水中有机酸和碱的回收技术，并耦合形成丙烯酸丁酯生产新工艺，可显著提高工艺的原料利用效率，并大幅降低废水污染物浓度，减小废水处理难度，应用前景广阔。离子交换膜污染控制是双极膜电渗析在丙烯酸丁酯废水有机酸回收中工业化应用的关键之一。本研究通过离子交换膜污染前后的特性研究，识别出一种典型的膜污染物，考察了膜污染对离子交换膜传质特性的影响，开发了膜污染的控制方法。. 识别出聚丙烯酸钠是电渗析回收丙烯酸丁酯废水中有机酸系统阴离子交换膜的主要污染物之一。阴离子交换膜与聚丙烯酸钠接触后，面电阻升高，迁移数降低；而阳离子交换膜受聚丙烯酸钠污染较小。阴离子交换膜受聚丙烯酸钠的污染程度与循环液中聚丙烯酸钠的浓度和pH直接相关，在聚丙烯酸浓度为0～1g/L范围内，随着聚丙烯酸钠浓度的增加，离子交换膜上的聚丙烯酸钠的吸附量由0线性增加到0.007 g/cm2、面电阻由4Ω• cm2左右线性增加增加到约17Ω• cm2，迁移数由相应减小。.考察了聚丙烯酸钠对双极膜电渗析过程的影响。结果表明，达到同等转化率的条件下，当废水中存在聚丙烯酸钠时双极膜电渗析运行时间延长，电流效率降低，双极膜电渗析膜堆的能耗升高。. 考察了混凝沉淀对离子交换膜污染物质聚丙烯酸的去除效果。结果表明，在优化混凝条件下（聚合氯化铝为混凝剂、阳离子聚丙烯酰胺为助凝剂，pH 4~5，20~60℃）混凝沉淀可有效去除废水中的聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠浓度对所需的药剂投加量有显著影响，因此需要根据废水中实际的聚丙烯酸钠浓度来调整投加混凝剂与助凝剂的量。. 超声波对氢氧化钠、氯化钠、盐酸清洗阴离子交换膜具有促进作用。特别是采用盐酸溶液的超声清洗，可使清洗后阴离子交换膜的膜电阻降低到4.76Ω• cm2，迁移数由污染后的75%恢复到清洗后的92%，接近未污染阴离子交换膜。