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我国电渗析技术发展浅析.doc

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    • 我国电渗析技术发展浅析马成良(北京先路水处理新技术公司,北京100081)电渗析技术在膜分离技术领域里是个比较老的 技术品种.早在1950年,美国学者W Juda研究成功了第 一对阳、阴离子交换膜;1952年,研制成功第一台电 渗析器;1954年,电渗析技术首先在苦咸水淡化冲 获得应用•此后,这项新兴技术便在欧美等工业发逆 国家迅速推广开来.60年代初,日本成功研制出1・1价离子选择逶 过膜•从而,开辟了电渗析技术的第二大应用领 域一缩海水制盐.近20年来,电渗析技术在废水处理和化工分直 中的应用研究也取得一定进展•从世界范围来看,近些年来在反渗透技术飞进 发展的新形势下,电渗析技术的研究旨在,完善和提 高已有的技术,努力降低应用成本,从提高自力的克 争能力.我国电渗析技术的研究较国外要晚1()年左右. 1958年起步,60年代初便有小型海水淡化装量投入 试运行;1965年,在成昆铁路上安装了我国第一台 苦咸水渗化装量;1969年,聚乙烯异相离子交换牒衿 上海正式投入生产•从此,我国电渗析技术的发展迪 入了大规模推广应用的新时期.目前,我国的电渗析 技术已成功的用于海水淡化、苦咸水淡化和各种纽 水的制备•同时,在废水处理和化工分离领域中的 应用也进行了大量探索性的工作•近40年来,我国电渗析技术的发展大致可以分 为三个阶段:1958〜1969年,主要是研制开发电渗析用离孑 交换膜和实验型小型电渗析器.70年代初到8()年代上半期,常规电渗析技木 在我国的水处理事业中进入了大规模推广应用的阶 段•在这一时期,在西沙永兴岛上建成了当吋世界上 规模最大的日产200t饮用水的电渗析海水淡化装 置;在大同煤矿工地建成了日产千吨饮用水的苦局 水淡化站•同时,在锅炉软化水、医药、化工、食品饮举 等各种纯水制备中也获得广泛应用•但是,常规电 渗析技术在应用中也暴露出一些问题,主要是脱貳 率与水的利用率不高,电耗较大,运行不够稳定,特别 是在高硬度地区•因而,常规电渗析技术在某些地区 的声誉并不太好.80年代中期以后,电渗析技术在国外的发展进 入了萎缩阶段•西欧已基本不用了;日本也仪仅是炜 于海水浓缩制盐•在我国,电渗析技术的发展略有开 同,但也是步履蹒跚,十分艰难•主要原因有两个:一个 是膜分离技术领域里出现了生机勃勃的反渗透技术 它向电渗析技术发起了严重的挑战;另一个原因 是,舆论认为,比反渗透技术早10年诞生的电渗析枝 术已经发育成熟了,国家和各主管部门都不想再找 资了 •因而,其发展之艰难是可想而知的•但是,就是在这种情况下,我国的科技人员,凭着 一种强烈的事业心和责任感,针对常规电渗析技 术在应用中暴磚出的一些问题,进行了大量的艰吉 的研究和开发工作,并取得了一系列喜人的成果奏 中,我认为,意义重大的理论成果有两项,技术开发成 果有三项.理论研究上的两项重要成果是:一项是对电渗 析流休动力学的研究,得出了常规电渗析的最佳肮 盐流速(不小于5.0cm/s对应的雷诺数为10〜 60);另一项是对电渗析膜堆各隔室配水均匀性的0 究,解决了研制多腮对无回路隔板电渗析大型般览 所遇到的重要水力等问题•这两项成果使电渗析器 的设计苗尝试法转向了定量设计阶段.完成了由屈 性到理性的转变过程,因而,其意义是非常重大的.在技术开发上,我认为获得了三项重大技术突收稿日期:1998-01-18作 者:男,61岁,高级工程师破,其孑头直指常规电渗析技术的弊端,使电渗析技 术一改过去,以全新的面貌出现在人们的眼前.1离子交换网膜研制成功离子交换网膜是兼具离子交换膜和隔板网性能 的新型构件•采用混炼换汽和压制方法生产•对比实 验表明,用网膜比用异相膜吨水耗能可减少20%左 右•脱盐率也有明显提高.2填充床电渗析器试用生产效果明显填充床电渗析器在美国和日本已推广应用.其 一般流程为“预处理T反渗透-X充床电渗析器一直 接制取5〜15⑷cm的高纯水注要用于高压 锅炉补给水的制备•填充床电渗析器的应用意义在 于离子交换树脂不用周期性再生,保证了水处理系 统的长期稳定运行.我国对填充床电渗析器已研制多年.近年来,对 填充床的隔板厚度(一般为3〜5mm)、阴树脂和阳 树脂的体积比(约2 :1)以及树脂装填程序(靠阴膜 面装阴树脂,靠阳腮面装阳树脂,比混合装填好一些) 等摸索出一些经验•研制的400mmX800mm 填充床电渗析器已在纯水制备和放射性废水处理中 投入试用•单台三级三段组装脱盐率高于99.7%.这是 一项有重大应用前景的成果.3无极水全自动控制电渗析器在纯水 制备中显示出良好的应用前景 无极水全自动控制电渗析器是沈英立等同志集 多项国家专利技术于一身的高新技术产品•自1991 年问世以来,在应用中不断改进完善,性能优异,运行 稳定.已在国内20个省、市广泛使用,近来,还远 销东南亚•该装置在运行方式上采用频繁倒极,全自 动操作,水质数字显示,自动报警,以城市自来水为迪 水,单台多级多段配置,脱盐率可达99%以上;若 串联-混床,出水可达15〜180 cm.由于取消了 极水水路,无极水排放,原水利用率可达70%以上;叫 水耗电较常规电渗析节省三分之一左右•目前,每力 吋产水50L的XL-120型纯水器,在医院为进 口的生化分析仪配套制水,水质达15〜18ML1 cm;已在中国医学科学院肿瘤医院、协和医院、北京医 院、安贞医院以及日本日立分析仪器公司北京维修 培训中心等单位使用•每小时产水儿吨的LX・100 型纯水装置已在清华大学、南开大学、北京医科大 学、矿冶研究总院等单位为国家实验室制备高纯水 每小时产水数十吨的装置,已在北京、西安、安徽绪 地为健力宝集团、汇源果汁等单位制备口服液和饮 料配兑水,•北京医科大学的高纯水成套装置是 1993年安装的,已运行4年多,腮堆尚未清洗:离子 交换混床也仅在1995年4月再生过一次,而出水外 质仍保持在15W cm以上•用户非常满意.上述三项技术开发成果,给人一个非常深刻的 印象•中国现代的电渗析技木已不是前些年人们所 熟悉的传统电渗析了,它在主要性能指标上都较迥 去有了大的突破;而且,和其它脱盐技术有一定的可 比性.譬如,脱盐率在99%以上,水的利用率可达到 70%以上,不比反渗透差,而其一次性投资和运行费片 则都较低•特别是由于它对预处理和要求不像反 渗透那样严格,管理较方便,所以,就更加适合发展 中国家管理人员素质不太高的国情.当然,我国电渗析技术的发展还存在着不少问 题,应该引起有关部门的重视,并力求加以解决.首先,上述三项技术开发成果,有的刚刚在试用 中,有的开发不久.因而,要人们认识它,还需要一个辽 程.要实现更新换代,就更需要时间•特别是在水 处理行业竞争非常激烈的情况下,让市场接受一件 新事物,需要做很多艰苦的工作,需要行业管理部广 的引导和大力支持.其次,目前我国电渗析市场上的膜,主要还是 30年前研制成功的聚乙烯异相离子交换膜•均相般 虽有儿家研制成功,但因其成本高,市场狭小,而未 能投入生产和应用.因而使电渗析技术的应用范围 受到很大限制•这就是目前我国电渗析技术用于处 的脱盐上较多,而用于废水处理和特种化工分离的 较少的主要原因•膜是电渗析器的心脏•膜没有质笊 变化,电渗析技术的应用也就难以向更深、更广的领 域扩展,应用效益也就难有大的提高•因而,适时组 织新膜的研制和生产仍然是今后努力的方面.第三,在行业管理上,长期处于无人管、无力管菸 状态,也影响电渗析技术的健康发展.虽然在80年代中后期,在,膜分离技术领域里, 我们率先组织制定了电渗析技术的国家标准,编發 了电渗析器的标准图,但却未能及时有效的执行•因 为缺乏质量监督,也没有颁布相应的法规;所以,只公 布“标准”也是没有实际意义的•现在,中国膜工业杖 会成立了,可以配合有关部门把这项工作抓起来.I994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. ki.nef第四,在观念上,还应努力跟上客观的发展.电渗析技术相对反渗透技术是早了些,但并孜 有过时•而且,技术的发展是无止境的,不同的技术品 种应该发挥其各自所长,用户才能各得其所.近年来,我国电渗析技术的发展有了重大突破, 主要性能指标都有了大幅度提高,运行也稳定了 •同 吋,就其技术特点来说,如价廉、实用、好管理等等, 更适合像我国这样的发展中国家的国情,理应受到 应有的重视,以使其为我国的经济建设发挥更大作 用.让我们在提高认识,改变观念,加强行业管理咔 努力促进我国电渗析技术的健康发展,迎接这一弱 老技术品种的“秋天里的春天”的到来.(上接第57页)MgCb结垢形态的观察发现,未经KDF处理的高硬段 水其水垢较致密,在器壁附着的较牢;经KDF处理迥 的水,其垢呈疏松的片状,很易从器壁上取下.KDF 阻垢机理目前国内外尚在研究之中•笔者也准备探 入探讨这一现象的本质所在.3结论1) KDF对于去除余氯有明显的效果•在3〜10隔『的余氯含屋范围内,余氯含量增加,KDF对余氯的去除率降低;滤速降低,KDF的作用效 果变好•在试验条件下,出水余氯含量均小于 011咽完全满足反渗透预处理对余氯含量的 要求•在滤速为96m/h的条件下,对余氯的去除率仍 在99%以上,突破了国外对滤速的要求.2) 在滤速为9m/h的条件下,KDF对大肠杆 菌、杂菌的去除效果平均在90%以上,对筹菌和酵 母的去除效果更好,除此以外还表现了延时杀菌的 优异性能•因此,KDF的杀菌、抑菌性能减少了对反 渗透膜的侵蚀,防止了细菌阻塞流道.3) KDF对重金属离子具有一定的去除效果,在一 定程度上减轻了反渗透系统的负担,延长了膜的仗 用寿命.4) KDF具有一定的阻垢效能,但具休机理尚待研究.5) 上述KDF的作用效果与接触时间有关,接制 时间越长,其作用效果越明显.参考文献1杨愍琳I反渗透阻垢剂在国外的研究与应用I膜科学与 技术,1990,10(2):49 〜552郑成I膜的污染及其防治I膜科学与技术,1997,17(2):5-14Primaryst udyont hepossibility ofKDFusedinthepre-treatmentoftheROsystemLu Yawen, Gao Yixuan, YaoShizhong,ChenSha,LiuShuxiu(ChemicalandEnvironmentalEngi neeringDepartment,BeijingPolytech nicUniversity,Beijing 100022)Abstract TheeffectsofKDFcki net icdegradat io nf luxon【he「e mo valofremainingchlorine,fac【e「ia,heavy rnetalionsandontheprevetionofhardnessscalewerestudied.Apossiblefasi sfortheapplicationofKDFusedinthepre- treatme ntofROsystemwasprovi ded ・Keywords KDF RO pre-treatment1994-2013ClHnaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.。

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