基于改性离子交换膜的电渗析法脱硫芒硝资源化过程与性能
赵劼1
林孝锋2
张伟1
李波3
李凯1
1.昆明理工大学环境科学与工程学院,云南 昆明 650500;冶金及化工行业废气资源化国家地方联合工程研究中心,云南 昆明 650500;江西省(萍乡市)废物资源化技术产业研究院,江西萍乡 3370002.昆明理工大学环境科学与工程学院,云南 昆明 650500;冶金及化工行业废气资源化国家地方联合工程研究中心,云南 昆明 650500;重庆华峰化工有限公司,重庆 4041003.昆明理工大学环境科学与工程学院,云南 昆明 650500;江西省(萍乡市)废物资源化技术产业研究院,江西萍乡 337000;江西省蔚蓝环境工程技术有限公司,江西萍乡 337000
摘要：湿法脱硫过程中产生的芒硝(硫酸钠)副产物,因化学性质稳定且资源化利用率低,长期堆存对环境和土地资源造成了显著压力.为此,通过改性离子交换膜在电渗析过程中的应用,优化SO42-和Na+的分离效率,实现芒硝的资源化利用.分别采用吡咯和硅酸乙酯对阳离子交换膜进行改性,以提升膜的机械强度和Na+迁移性能,采用聚乙烯亚胺和多巴胺对阴离子交换膜进行改性,优化膜的表面结构和SO42-的选择性渗透能力.傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果显示,改性后的离子交换膜表面负电荷显著增强,孔隙分布更为均匀,整体结构致密性得到有效改善.此外,接触角测试结果表明,改性工艺提高了膜的亲水性,有助于提升离子迁移效率.实验结果显示,吡咯改性阳离子交换膜的Na+渗透率较原始膜提升了 0.36％,多巴胺改性阴离子交换膜的SO42-渗透率提高了 12.57％.进一步电渗析实验表明,在电解电压为50V、室温条件下,改性膜组合实现了对SO42-和Na+的分离效能提升,纯度分别达到99％.经过6次循环测试,改性膜在离子选择性和迁移效率方面表现出良好的稳定性,满足了长期工业运行的需求.将多种改性方法结合并应用于离子交换膜的优化设计,显著提升了电渗析技术在芒硝资源化过程中的分离效率和运行稳定性.研究结果不仅为芒硝副产物的绿色资源化提供了重要的技术支持,还为复杂工业废水的处理及资源回收提供了参考.
关键词：离子交换膜芒硝电渗析表面改性资源化利用
分类号：X78(化学工业污染、废物处理与综合利用)
资助基金：云南省科学技术厅基础研究专项面上资助项目(202301AT070196)云南省科技厅昆明理工大学双一流创建联合专项(202201BE070001-033)江西省自然科学基金青年基金资助项目(20242BAB21020)技术带头人培养项目(20243BCE51094)
论文发表日期：2025-08-30
在线出版日期：2025-08-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 147-157 )
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