雙極膜電滲析設(shè)備(BMED)是一種新型的膜分離設(shè)備,是在傳統(tǒng)電滲析(ED)中引入可解離水產(chǎn)生H+和OH-離子的雙極膜構(gòu)成的。該技術(shù)在直流電場作用下能夠?qū)⑺芤褐械柠}直接轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸和堿,過程不需要引入新物質(zhì)且沒有副產(chǎn)物的產(chǎn)生。相對于傳統(tǒng)酸、堿生產(chǎn)工藝,雙極膜電滲析設(shè)備具有*節(jié)能、環(huán)境友好、操作簡單等突出優(yōu)勢。季銨堿(R4NOH)是一類有機(jī)強(qiáng)堿,一般通過處理鹵代季銨鹽(R4NX)的水溶液獲得。因此,結(jié)合兩者特性,作者考慮采用雙極膜電滲析設(shè)備處理季銨鹽的水溶液以獲得相應(yīng)的季銨堿。 本文首先對一種烷基化季銨堿—四丙基氫氧化銨(TPAOH)的雙極膜電滲析制備過程進(jìn)行了研究。試驗(yàn)從膜堆構(gòu)型,電流密度,陽離子交換膜C類型,進(jìn)料濃度等操作參數(shù)方面考查了雙極膜電滲析膜堆的性能表現(xiàn),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了連續(xù)性中試化規(guī)模試驗(yàn),結(jié)果表明：在200A·m-2電流密度下,采用裝配陽離子交換膜Cd的四隔室雙極膜電滲析膜堆處理0.4M的四丙基溴化銨(TPABr)水溶液可得到高濃度的TPAOH水溶液。此外,TPABr轉(zhuǎn)化率*高可達(dá)98.22%,過程能耗2.867kWh·kg-1,平均電流效率在76%上下小幅度波動,產(chǎn)物堿TPAOH溶液中Br含量*低可達(dá)219.12ppm。 由此可知,四隔室雙極膜電滲析設(shè)備制備高純度TPAOH是經(jīng)濟(jì)可行的。因此,本文對另外3種季銨堿—四甲基氫氧化銨(TMAOH),甲基三乙基氫氧化銨(MTAOH)以及芐基三甲基氫氧化銨(BTAOH)的雙極膜電滲析制備過程的可行性進(jìn)行了考查,并與TPAOH的生產(chǎn)過程進(jìn)行了比較。試驗(yàn)以電流密度、季銨鹽溶液的濃度、進(jìn)料速度等作為考查參數(shù),從4種季銨根離子的物理性質(zhì)如摩爾質(zhì)量,摩爾體積,范德華體積以及它們在水溶液中的擴(kuò)散系數(shù)、電泳速度等對它們各自的雙極膜電滲析過程進(jìn)行了分析研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：3種季銨堿溶液液中的雜質(zhì)離子X-的含量均低于500ppm,則說明雙極膜電滲析設(shè)備同樣適用于這3種季銨堿的制備。此外,對BMED過程的其他指標(biāo)分析時發(fā)現(xiàn),季銨根離子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度越高,相應(yīng)季銨堿制備過程的能耗越高,平均電流效率越低。