丙烯酸在離子交換膜中的傳質(zhì)特性及其對雙極膜

      時(shí)間:2014-07-29 作者:admin 點(diǎn)擊:297次

       采用雙極膜電滲析回收丙烯酸丁酯廢水中的丙烯酸和氫氧化鈉,不僅可回收資源,且可大幅降低廢水中有毒污染物濃度和鹽度,減小廢水處理難度,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文研究了丙烯酸分子在離子交換膜內(nèi)的傳質(zhì)特性,建立了丙烯酸鹽雙極膜電滲析的傳質(zhì)模型,通過數(shù)學(xué)模擬評價(jià)丙烯酸分子擴(kuò)散對雙極膜電滲析過程的影響,并對雙極膜電滲析的操作條件進(jìn)行優(yōu)化,得到以下主要結(jié)論: 丙烯酸在陰離子交換膜JAM-I-10、ACM均相膜和FBM雙極膜中傳質(zhì)系數(shù)受傳質(zhì)溫度影響較大,而受丙烯酸濃度的影響較小。20℃下當(dāng)酸室丙烯酸濃度為0.5~4.0mol/L時(shí),丙烯酸在JAM-I-10、ACM均相膜中和FBM雙極膜的平均傳質(zhì)系數(shù)分別為1.28×10~(-2)dm/h、8.45×10~(-4)dm/h和2.91×10~(-5)dm/h(堿室為NaOH)。溫度在15~30℃之間時(shí),丙烯酸在JAM-I-10、ACM均相膜和FBM雙極膜中的傳質(zhì)系數(shù)隨溫度的升高而增大,傳質(zhì)系數(shù)隨溫度的變化符合阿累尼烏斯方程,溫度在20℃以上時(shí),傳質(zhì)系數(shù)隨溫度的變化更加顯著。 三室型雙極膜電滲析傳質(zhì)模型構(gòu)建及驗(yàn)證結(jié)果表明,丙烯酸在離子交換膜中的傳質(zhì)對丙烯酸丁酯廢水雙極膜電滲析過程具有重要影響,且該影響可通過三室型雙極膜電滲析傳質(zhì)模型進(jìn)行擬合。 對丙烯酸丁酯廢水雙極膜電滲析過程的數(shù)學(xué)模擬表明,料室與酸室溶液初始體積的比值、料室溶液初始濃度、溫度、離子交換膜種類、電流密度等因素均對雙極膜電滲析設(shè)備工作過程具有重要影響。降低溫度到20℃以下,適當(dāng)提高料室與酸室初始溶液體積比、料室溶液初始濃度和電流密度,采用傳質(zhì)系數(shù)較小的陰離子交換膜有利于酸室丙烯酸濃度的提高。電流效率隨料室與酸室初始溶液體積比和溫度的升高而下降,隨電流密度的升高而增加。

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