本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置處理醋酸鈉廢渣的集成裝置與方法。

背景技術(shù)：

二噻農(nóng)是一種重要的農(nóng)藥，從上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)始用作保護(hù)性殺菌劑，可防治多種葉面病，特別是對(duì)炭疽病效果顯著，廣泛用于果園和菜園。二噻農(nóng)簡(jiǎn)要的生產(chǎn)工藝為：第一步，CS₂與NaCN發(fā)生反應(yīng)，得到二鈉鹽NaCNCS₂CNNa；第二步，NaCNCS₂CNNa與C₁₀H₆O₂在一定條件下反應(yīng)，得到二噻農(nóng)中間產(chǎn)物；第三步，二噻農(nóng)中間產(chǎn)物經(jīng)硝酸酸化得到二噻農(nóng)。在第二步過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水，其主要成分包括：二甲基亞砜(DMSO)約13％，CH₃COONa約5.9％，其它有機(jī)雜質(zhì)(萘醌類)含量約1.8％，水約79.3％。企業(yè)對(duì)此類廢水進(jìn)行耙干、除水、回收DMSO等過(guò)程最終得到廢渣，廢渣中含有約76.6％CH₃COONa和約23.4％其它有機(jī)雜質(zhì)，因此該廢渣中除CH₃COONa外，沒(méi)有其他明顯的電解質(zhì)。

對(duì)于二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的上述廢渣，傳統(tǒng)的填埋法不僅會(huì)直接或間接地對(duì)土壤、水資源甚至空氣造成污染，同時(shí)浪費(fèi)了大量CH₃COONa資源。

電滲析(ED)是一種以電位差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程，如圖(1)所示，ED裝置是由膜堆裝置(1)、第一直流電源(3)、料液罐(12)、第一電極液罐(13)、回收液罐(14)、第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)和第三蠕動(dòng)泵(7)構(gòu)成；所述膜堆裝置(1)是由陰膜、陽(yáng)膜及輔助材料交替疊壓組成，再由ED陽(yáng)極板(18)和ED陰極板(19)固定；所述ED陽(yáng)極板(18)和ED陰極板(19)，是分別將鈦涂釕電極鑲嵌到ED前夾板和ED后夾板上形成，且靠近ED陽(yáng)極板(18)和ED陰極板(19)的離子膜均為陽(yáng)膜，ED陽(yáng)極板(18)和與其相鄰的陽(yáng)膜之間形成ED陽(yáng)極室，ED陰極板(19)和與其相鄰的陽(yáng)膜之間形成ED陰極室，在ED陰極室到ED陽(yáng)極室之間由交替間隔排列的膜構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)ED料液室和ED回收室的重復(fù)單元；所述ED料液室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通料液室罐(12)，ED陽(yáng)極室和ED陰極室串聯(lián)，簡(jiǎn)稱ED電極室，ED電極室入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通第一電極液罐(13)，ED回收室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通回收液罐(14)；料液罐(12)、第一電極液罐(13)及回收液罐(14)內(nèi)溶液進(jìn)入ED裝置(1)中的流量分別通過(guò)第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)及第三蠕動(dòng)泵(7)控制，形成ED料液循環(huán)回路、ED電極液循環(huán)回路和ED回收液循環(huán)回路三個(gè)各自獨(dú)立的循環(huán)回路；所述ED陽(yáng)極板(18)和ED陰極板(19)分別通過(guò)導(dǎo)線連接第一直流電源(3)的正極和負(fù)極。目前，將電滲析裝置用于醋酸鈉廢渣處理的還未見(jiàn)報(bào)道。

雙極膜電滲析(BMED)裝置如圖2，由膜堆裝置(2)、第二直流電源(4)、第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)、第七蠕動(dòng)泵(11)、料液罐(14)、第二電極液罐(15)、酸回收罐(16)以及堿回收罐(17)構(gòu)成；所述膜堆裝置(2)由陰、陽(yáng)膜和雙極膜按照陽(yáng)膜、雙極膜、陰膜和陽(yáng)膜的順序依次排列，加輔助材料，并由BMED陽(yáng)極板(20)和BMED陰極板(21)固定形成，所述BMED陽(yáng)極板(20)和BMED陰極板(21)是分別將鈦涂釕電極鑲嵌到BMED前夾板和BMED后夾板上形成；所述膜堆裝置(2)中靠近BMED陽(yáng)極板(20)和BMED陰極板(21)的均為陽(yáng)膜，BMED陽(yáng)極板(20)和與其相鄰的陽(yáng)膜之間形成BMED陽(yáng)極室，BMED陰極板(21)和與其相鄰的陽(yáng)膜之間形成BMED陰極室，陽(yáng)膜與雙極膜之間形成BMED堿回收室，雙極膜與陰膜之間形成BMED酸回收室，陰、陽(yáng)膜之間形成BMED料液室。因此在BMED陽(yáng)極室到BMED陰極室之間由交替間隔排列的膜可構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)BMED堿回收室、BMED酸回收室和BMED料液室的重復(fù)單元。所述BMED料液室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通料液罐(14)，BMED陽(yáng)極室和BMED陰極室串聯(lián)，簡(jiǎn)稱BMED電極室，BMED電極室入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通第二電極液罐(15)，BMED酸回收室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通酸回收罐(16)，BMED堿回收室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通堿回收罐(17)；料液罐(14)、第二電極液罐(15)、酸回收罐(16)及堿回收罐(17)內(nèi)溶液進(jìn)入膜堆裝置(2)中的流量分別通過(guò)第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)及第七蠕動(dòng)泵(11)控制，形成BMED料液循環(huán)回路、BMED電極液循環(huán)回路、BMED酸回收循環(huán)回路和BMED堿回收循環(huán)回路四個(gè)各自獨(dú)立的循環(huán)回路；所述BMED陽(yáng)極板(20)和BMED陰極板(21)分別通過(guò)導(dǎo)線連接第二直流電源(4)的正極和負(fù)極。

英文雜志(Separation and Purification Technology 2015,154:193–203)利用雙極膜電滲析(BMED)方法處理醋酸鈉廢渣，分別在酸室和堿室得到CH₃COOH和NaOH。由于廢渣溶液中有機(jī)雜質(zhì)含量較高，電導(dǎo)率較低，使得BMED直接處理廢渣溶液的過(guò)程能耗較高，例如：以使用一個(gè)重復(fù)單元的雙極膜電滲析為例，單張膜有效面積為20cm²，優(yōu)化條件下運(yùn)行4h，每生產(chǎn)1kg CH₃COOH的能耗為～22.3kW·h，生產(chǎn)1kg NaOH的能耗是～29.7kW·h，運(yùn)行結(jié)束后酸室中雜質(zhì)的總有機(jī)碳含量(TOC)為1.61g/L，堿室中TOC值為0.16g/L。BMED過(guò)程直接處理醋酸鈉廢渣的這些缺陷，即能耗高、產(chǎn)品純度低等限制了其實(shí)際應(yīng)用。由此，亟需提供一種處理二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的醋酸鈉廢渣的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種處理醋酸鈉廢渣的裝置與方法，本申請(qǐng)?zhí)峁┑难b置與方法能夠?qū)崿F(xiàn)醋酸鈉廢渣的處理，使得到的醋酸與氫氧化鈉的純度較高，且能耗較低。

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N處理醋酸鈉廢渣的裝置，包括：電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置，所述電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置通過(guò)回收液罐相連。

優(yōu)選的，所述回收液罐為所述電滲析裝置的回收液罐，或?yàn)樗鲭p極膜電滲析裝置的料液罐。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N利用上述所述的集成裝置處理醋酸鈉廢渣的方法，包括以下步驟：

向所述電滲析裝置的料液罐中加入醋酸鈉廢渣料液，向第一電極液罐中加入第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向回收液罐中加入回收液，向第二電極液罐中加入第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向酸回收罐中加入稀酸液，向堿回收罐中加入稀堿液；

開(kāi)啟第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵與第三蠕動(dòng)泵，再開(kāi)啟第一直流電源；

開(kāi)啟第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵、第六蠕動(dòng)泵和第七蠕動(dòng)泵使所述回收液罐中的回收液、第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液、稀酸液與稀酸液開(kāi)始循環(huán)，再開(kāi)啟第二直流電源，運(yùn)行后，得到醋酸與氫氧化鈉。

優(yōu)選的，所述醋酸鈉廢渣料液是將醋酸鈉廢渣溶解在水中得到的溶液，所述醋酸鈉廢渣料液中醋酸鈉的濃度為1.0～1.8mol/L。

優(yōu)選的，所述第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液為濃度為0.1～1.0mol/L的硫酸鈉溶液，所述第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液為濃度為0.1～1.0mol/L的硫酸鈉溶液。

優(yōu)選的，所述回收液為0.05～0.15mol/L的醋酸鈉溶液。

優(yōu)選的，所述稀酸液為濃度為0.05～0.15mol/L的醋酸水溶液。

優(yōu)選的，所述稀堿液為濃度為0.05～0.15mol/L的氫氧化鈉水溶液。

優(yōu)選的，所述第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵、第六蠕動(dòng)泵與第七蠕動(dòng)泵開(kāi)啟的時(shí)間為回收液罐中回收液的濃度達(dá)到0.4mol/L及以上的時(shí)間。

優(yōu)選的，所述第一直流電源采用恒電流的方式，所述恒電流的電流密度為30～70mA/cm²；所述第二直流電源采用恒電流的方式，所述恒電流的電流密度為20～60mA/cm²。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N集成裝置，其包括：電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置，所述電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置通過(guò)回收液罐相連。本申請(qǐng)通過(guò)電滲析裝置的回收液罐，也即雙極膜電滲析裝置的料液罐，將電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置集成連接。本申請(qǐng)還提供了利用上述集成裝置處理醋酸鈉廢渣的方法，其包括：向所述電滲析裝置的料液罐中加入醋酸鈉廢渣料液，向第一電極液罐中加入第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向回收液罐中加入回收液，向第二電極液罐中加入第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向酸回收罐中加入稀酸液，向堿回收罐中加入稀堿液；開(kāi)啟第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵與第三蠕動(dòng)泵，再開(kāi)啟第一直流電源；開(kāi)啟第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵、第六蠕動(dòng)泵和第七蠕動(dòng)泵使所述回收液罐中的回收液、第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液、稀酸液與稀堿液開(kāi)始循環(huán)，再開(kāi)啟第二直流電源，運(yùn)行后，得到醋酸與氫氧化鈉。

本申請(qǐng)利用電滲析裝置對(duì)醋酸鈉廢渣料液進(jìn)行初步處理，得到有機(jī)雜質(zhì)含量低且電導(dǎo)率較大的醋酸鈉回收液，然后再對(duì)此回收液進(jìn)行雙極膜電滲析處理，得到醋酸與氫氧化鈉；同時(shí)本申請(qǐng)?zhí)峁┑难b置可不斷向所述電滲析裝置的料液罐中加入醋酸鈉廢渣料液，從而可不間斷的得到醋酸與氫氧化鈉產(chǎn)品。本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆椒ㄒ环矫婵梢越档驼麄€(gè)體系的電阻，從而降低能耗，另一方面可減少有機(jī)雜質(zhì)的滲漏，使醋酸與氫氧化鈉純度較高。

附圖說(shuō)明

圖1為電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為雙極膜電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請(qǐng)電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置集成的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種集成裝置，包括：電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置，所述電滲析裝置與雙極膜電滲析裝置通過(guò)回收液罐相連。

如圖3所示，圖3為本申請(qǐng)電滲析裝置(ED)與雙極膜電滲析裝置(BMED)集成的結(jié)構(gòu)示意圖。本申請(qǐng)所述集成裝置即是電滲析裝置(ED)與雙極膜電滲析裝置(BMED)通過(guò)回收液罐相連。本申請(qǐng)所述ED與所述BMED均為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的裝置，本申請(qǐng)未對(duì)其內(nèi)部連接關(guān)系進(jìn)行改變，僅在于ED與BMED是通過(guò)回收液罐集成的。本申請(qǐng)所述集成裝置的回收液罐即為電滲析裝置的回收液罐，或?yàn)殡p極膜電滲析裝置的料液罐，在此集成裝置中，其作為回收液罐。

本申請(qǐng)所述集成裝置用于處理生產(chǎn)二噻農(nóng)過(guò)程中產(chǎn)生的醋酸鈉廢渣，在處理醋酸鈉廢渣的過(guò)程中，醋酸鈉廢渣料液先進(jìn)入電滲析裝置進(jìn)行處理，再進(jìn)入雙極膜電滲析裝置中進(jìn)行處理。

本發(fā)明還提供了一種利用所述集成裝置處理醋酸鈉廢渣的方法，包括以下步驟：

向所述電滲析裝置的料液罐中加入醋酸鈉廢渣料液，向第一電極液罐中加入第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向回收液罐中加入回收液，向第二電極液罐中加入第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向酸回收罐中加入稀酸液，向堿回收罐中加入稀堿液；

開(kāi)啟第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵與第三蠕動(dòng)泵，再開(kāi)啟第一直流電源；

開(kāi)啟第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵、第六蠕動(dòng)泵和第七蠕動(dòng)泵使所述回收液罐中的回收液、第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液、稀酸液與稀堿液開(kāi)始循環(huán)，再開(kāi)啟第二直流電源，運(yùn)行后，得到醋酸與氫氧化鈉。

ED具有分離速度快、對(duì)離子具有高選擇性的優(yōu)點(diǎn)，BMED則利用雙極膜反向加電壓可解離水產(chǎn)生H⁺與OH-，因此本申請(qǐng)利用所述集成裝置首先由ED過(guò)程直接對(duì)醋酸鈉廢渣進(jìn)行分離純化，得到純度較高的醋酸鈉回收液，然后以該醋酸鈉回收液作為BMED過(guò)程的料液，經(jīng)過(guò)BMED過(guò)程，最終得到產(chǎn)品醋酸與氫氧化鈉。

按照本發(fā)明，首先向各儲(chǔ)液罐中加入相應(yīng)的料液，即向所述電滲析裝置的料液罐中加入醋酸鈉廢渣料液，向第一電極液罐中加入第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向回收液罐中加入回收液，向第二電極液罐中加入第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液，向酸回收罐中加入稀酸液，向堿回收罐中加入稀堿液；上述溶液為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，對(duì)此本申請(qǐng)沒(méi)有特別的限制，作為優(yōu)選方案，所述醋酸鈉廢渣料液是將醋酸鈉廢渣溶解在水中得到的溶液，所述醋酸鈉廢渣料液中醋酸鈉的濃度優(yōu)選為1.0～1.8mol/L，在實(shí)施例中，所述醋酸鈉廢渣料液的濃度更優(yōu)選為1.4～1.7mol/L。所述第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液優(yōu)選為濃度為0.1～1.0mol/L的硫酸鈉溶液或醋酸鈉溶液，在實(shí)施例中，所述第一強(qiáng)電解質(zhì)溶液更優(yōu)選為濃度為0.3～0.8mol/L的硫酸鈉溶液。所述第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液優(yōu)選為濃度為0.1～1.0mol/L的硫酸鈉溶液或醋酸鈉溶液，在實(shí)施例中，所述第二強(qiáng)電解質(zhì)溶液更優(yōu)選為濃度為0.3～0.8mol/L的硫酸鈉溶液。所述稀酸液優(yōu)選為濃度為0.05～0.15mol/L的醋酸溶液，在實(shí)施例中，所述稀酸液更優(yōu)選為0.1～0.12mol/L的醋酸溶液。所述稀堿液優(yōu)選為濃度為0.05～0.15mol/L的氫氧化鈉溶液，更優(yōu)選為濃度為0.1～0.12mol/L的氫氧化鈉溶液。所述回收液優(yōu)選為0.05～0.15mol/L的醋酸鈉溶液，更優(yōu)選為濃度為0.1～0.12mol/L的醋酸鈉溶液。

本申請(qǐng)然后開(kāi)啟第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵與第三蠕動(dòng)泵，使各儲(chǔ)液罐中的溶液進(jìn)入ED的膜堆裝置中的各個(gè)隔室進(jìn)行循環(huán)以排除各個(gè)隔室內(nèi)部的氣泡，待氣泡除盡后打開(kāi)第一直流電源。所述第一蠕動(dòng)泵、所述第二蠕動(dòng)泵與所述第三蠕動(dòng)泵的流量?jī)?yōu)選為150～450mL/min，ED過(guò)程中，在電場(chǎng)作用下料液室中離子快速遷移進(jìn)入回收室，如果流量太小就會(huì)導(dǎo)致料液室離子不能及時(shí)得到補(bǔ)充，電導(dǎo)率快速降低，過(guò)程總體能耗就會(huì)偏高。實(shí)施例中，所述流量?jī)?yōu)選為300mL/min。在此過(guò)程中，電滲析裝置進(jìn)行醋酸鈉廢渣的分離純化，在電滲析裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，所述回收液罐中即為醋酸鈉回收液。在此過(guò)程中，優(yōu)選通過(guò)調(diào)節(jié)料液罐中料液濃度與第一直流電源的電流密度大小來(lái)控制回收液的濃度。

按照本發(fā)明，在上述ED過(guò)程中，ED運(yùn)行至回收液罐中回收液的濃度為0.4～0.8mol/L，開(kāi)啟第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵、第六蠕動(dòng)泵與第七蠕動(dòng)泵使各儲(chǔ)液罐中的溶液進(jìn)入BMED膜堆裝置中的各個(gè)隔室內(nèi)開(kāi)始循環(huán)，以排除膜堆裝置中各個(gè)隔室內(nèi)部的氣泡，所述第三蠕動(dòng)泵、第四蠕動(dòng)泵、第五蠕動(dòng)泵與第六蠕動(dòng)泵的流量?jī)?yōu)選為150～450mL/min，BMED過(guò)程中，在電場(chǎng)作用下料液室中離子快速遷移分別進(jìn)入酸室和堿室，如果流量太小就會(huì)導(dǎo)致料液室離子不能及時(shí)得到補(bǔ)充，電導(dǎo)率快速降低，過(guò)程總體能耗就會(huì)偏高，甚至不能繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例中，所述流量?jī)?yōu)選為300mL/min。待氣泡排盡后，則開(kāi)啟第二直流電源，運(yùn)行若干時(shí)間后關(guān)閉所述第一直流電源與所述第二直流電源，則得到CH₃COOH與NaOH。本申請(qǐng)所述第一直流電源與所述第二直流電源可采用恒電流或恒電壓的操作方式，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二直流電源的電流或電壓大小來(lái)控制BMED裝置的處理能力；作為優(yōu)選方案，本申請(qǐng)采用所述第一直流電源與所述第二直流電源均采用恒電流的方式，所述第一直流電源的電流密度優(yōu)選為30～70mA/cm²；所述第二直流電源的電流密度優(yōu)選為20～60mA/cm²，示例的，所述電流密度優(yōu)選為30mA/cm²、40mA/cm²、50mA/cm²和60mA/cm²。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝死秒x子交換膜技術(shù)集成處理二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程中的醋酸鈉廢渣的配套裝置及方法，其將電滲析(ED)與雙極膜電滲析(BMED)集成起來(lái)形成ED-BMED集成膜裝置處理醋酸鈉廢渣。由于ED具有操作簡(jiǎn)便、低能耗和高選擇性的優(yōu)點(diǎn)，先利用ED對(duì)醋酸鈉廢渣溶液進(jìn)行分離純化，得到較高純度的CH₃COONa回收液，然后再通過(guò)BMED處理CH₃COONa回收液，最終得到CH₃COOH和NaOH產(chǎn)品。由此，形成了ED-BMED集成的連續(xù)過(guò)程，不但減少了醋酸鈉廢渣的排放，而且可以達(dá)到在較低的能耗下生產(chǎn)純度較高的酸堿的目的，減少了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，并且為工業(yè)處理鹽類廢渣提供了可行的膜集成方案。

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的集成裝置以及處理二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的醋酸鈉廢渣的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。

實(shí)施例1

圖1為本實(shí)施例中電滲析(ED)裝置示意圖，該ED裝置主要由ED膜堆裝置(1)、第一直流電源(3)、第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)、第三蠕動(dòng)泵(7)、料液罐(12)、第一電極液罐(13)和回收罐(14)組成；ED膜堆裝置(1)所用離子膜為日本Tokuyama Soda生產(chǎn)的陰膜AMV(1張)和陽(yáng)膜CMV(2張)；離子膜按照CMV、AMV和CMV的順序，加輔助材料疊壓后形成單個(gè)重復(fù)單元的ED膜堆，再通過(guò)ED陽(yáng)極板(18)和ED陰極板(19)固定構(gòu)成膜堆裝置(1)；離子膜將ED膜堆裝置(1)隔開(kāi)依次形成ED陽(yáng)極室、ED回收室、ED料液室和ED陰極室，ED膜堆裝置(1)中單張膜有效面積為20cm²。其中ED料液室入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連接到料液罐(12)，ED陰極室和ED陽(yáng)極室串聯(lián)，簡(jiǎn)稱ED電極室，ED電極室的入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管與第一電極液罐(13)連通，ED回收室入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連通回收罐(14)。該三個(gè)罐體內(nèi)溶液進(jìn)入ED裝置的流量分別通過(guò)第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)和第三蠕動(dòng)泵(7)控制，流量大小為300mL/min，分別形成ED料液循環(huán)回路、ED電極液循環(huán)回路和ED回收液循環(huán)回路三個(gè)各自獨(dú)立的循環(huán)回路。將該膜堆裝置(1)的陽(yáng)極板(18)和陰極板(19)分別通過(guò)導(dǎo)線連接ED第一直流電源(3)的正極和負(fù)極。

圖2為本實(shí)施例中BMED裝置示意圖，BMED裝置主要由BMED膜堆裝置(2)、第二直流電源(4)、第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)、第七蠕動(dòng)泵(11)、料液罐(14)、第二電極液罐(15)、酸回收罐(16)和堿回收罐(17)組成。BMED膜堆裝置(2)所用離子膜分別為：日本Tokuyama Soda生產(chǎn)的陰膜AMV(1張)和陽(yáng)膜CMV(2張)，由德國(guó)FuMA-Tech GmbH生產(chǎn)的雙極膜FBM(1張)，單張膜有效面積是20cm²。離子膜按照CMV、FBM、AMV和CMV的順序，加輔助材料疊壓后形成單個(gè)重復(fù)單元的BMED膜堆，再通過(guò)陽(yáng)極板(20)和陰極板(21)固定構(gòu)成BMED膜堆裝置(2)。該膜堆裝置料液室入口和出口通過(guò)導(dǎo)管連接到料液罐(14)；其陽(yáng)極室和陰極室串聯(lián)，形成一個(gè)電極室入口和一個(gè)電極室出口，并通過(guò)導(dǎo)管連接到第二電極液罐(15)；其酸回收室入口和出口以及堿回收室入口和出口分別通過(guò)導(dǎo)管連接到對(duì)應(yīng)的酸回收罐(16)和堿回收罐(17)的。料液罐(14)、第二電極液罐(15)、酸回收罐(16)和堿回收罐(17)內(nèi)溶液進(jìn)入BMED膜堆裝置(2)的流量分別通過(guò)第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)以及第七蠕動(dòng)泵(11)控制，流量大小為300mL/min，分別形成四個(gè)各自獨(dú)立的循環(huán)回路。將該膜堆裝置(2)的陽(yáng)極板(20)和陰極板(21)分別通過(guò)導(dǎo)線連接BMED直流電源(4)的正極和負(fù)極。

圖3為本實(shí)施例集成裝置ED-BMED裝置示意圖，ED-BMED集成裝置是在ED裝置(圖1)與BMED裝置(圖2)基礎(chǔ)上集成得到，將ED裝置中的回收罐(14)作為BMED裝置中的料液罐，如此形成一個(gè)對(duì)醋酸鈉廢渣的集成處理裝置。處理過(guò)程中，先通過(guò)ED裝置對(duì)醋酸鈉廢渣料液進(jìn)行初步分離純化，得到較為純凈的CH₃COONa回收液，再通過(guò)BMED裝置生產(chǎn)CH₃COOH和NaOH。

利用上述組裝好的集成裝置處理二噻農(nóng)生產(chǎn)過(guò)程中的醋酸鈉廢渣。先分別向500mL料液罐(12)中加入250mLCH₃COONa濃度為1.49mol/L的廢渣料液，向500mL第一電極液罐(13)中加入250mL 0.3mol/L的硫酸鈉溶液，向500mL回收罐(14)中加入250mL 0.1mol/L的純CH₃COONa溶液；再分別向500mL第二電極液罐(15)中加入250mL濃度為0.3mol/L的硫酸鈉溶液，向500mL酸回收罐(16)中加入250mL 0.1mol/LCH₃COOH溶液；向500mL堿回收罐(17)中加入250mL0.1mol/L的NaOH溶液；

調(diào)節(jié)第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)和第三蠕動(dòng)泵(7)的流量至300mL/min后開(kāi)啟第一蠕動(dòng)泵(5)、第二蠕動(dòng)泵(6)和第三蠕動(dòng)泵(7)，分別將各儲(chǔ)液罐的溶液進(jìn)行循環(huán)，以排除ED膜堆裝置(1)各隔室內(nèi)的氣泡，氣泡排完后開(kāi)啟第一直流電源(3)使ED在恒電流條件下運(yùn)行，運(yùn)行3h后，調(diào)節(jié)第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)和第七蠕動(dòng)泵(11)的流量均為300mL/min，開(kāi)啟第四蠕動(dòng)泵(8)、第五蠕動(dòng)泵(9)、第六蠕動(dòng)泵(10)和第七蠕動(dòng)泵(11)，分別將各儲(chǔ)液罐的溶液進(jìn)行循環(huán)，以排除BMED膜堆裝置(2)各隔室內(nèi)的氣泡，氣泡排完后開(kāi)啟第二直流電源(4)使BMED在恒電流條件下運(yùn)行，3h后停止實(shí)驗(yàn)。

為了優(yōu)化ED參數(shù)，進(jìn)行了單獨(dú)ED過(guò)程(BMED運(yùn)行時(shí)間為0)，運(yùn)行時(shí)間固定為3h，變化電流密度或者料液濃度，結(jié)果如表1所示。

表1單獨(dú)ED過(guò)程處理醋酸鈉廢渣料液結(jié)果匯總表

從表1可以看出，50、60和70mA/cm²電流密度下，單獨(dú)ED過(guò)程能得到0.45mol/L以上的CH₃COONa，適用于后繼的BMED過(guò)程。另外，隨電流密度的升高，電流效率呈下降趨勢(shì)，能耗則呈上升趨勢(shì)，綜合考慮后，60mA/cm²為優(yōu)選的電流密度。在此電流密度下，變化料液濃度為1.0～1.8mol/L，得到的CH₃COONa回收量差距不大，電流效率總體呈上升趨勢(shì)，只是在料液濃度為1.8mol/L時(shí)，略有下降。綜上，60mA/cm²的電流密度和1.6mol/L的料液濃度為運(yùn)行ED的最佳條件。

在以上優(yōu)化的ED實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)行ED-BMED集成過(guò)程。在ED-BMED集成過(guò)程中，ED料液濃度固定為1.6mol/L，ED運(yùn)行電流密度固定為60mA/cm²，運(yùn)行時(shí)間固定為3h，BMED過(guò)程電流密度為20mA/cm²，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示(這里以NaOH的產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算能耗和電流效率)。(表2與表3的效果數(shù)據(jù)最好是集成處理后的數(shù)據(jù))

表2 ED-BMED過(guò)程處理醋酸鈉廢渣料液結(jié)果匯總表

注：TOC(Total Organic Carbon)代表雜質(zhì)的總有機(jī)碳。

從表2中結(jié)果可以看出，ED-BMED集成過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)醋酸鈉廢渣的有效處理，比單純的BMED過(guò)程有著明顯的優(yōu)勢(shì)：①能耗低，ED-BMED集成過(guò)程中，ED過(guò)程首先對(duì)廢渣料液分離純化，使后續(xù)BMED過(guò)程能耗大大降低，因此ED-BMED集成過(guò)程整體能耗低于單純BMED過(guò)程；②產(chǎn)品純度較高，TOC值僅為0.01g/L，說(shuō)明所得產(chǎn)品純度較高。綜上所述，ED-BMED集成過(guò)程可作為工業(yè)處理醋酸鈉廢渣的有效手段。

實(shí)施例2

本實(shí)施例裝置與實(shí)施例1相同，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對(duì)集成過(guò)程中BMED的電流密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)行電流密度分別為30、40、50和60mA/cm²，其他操作條件和過(guò)程均與實(shí)施例1相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 ED-BMED過(guò)程處理醋酸鈉廢渣料液結(jié)果匯總表

表3說(shuō)明BMED過(guò)程電流效率隨著電流密度的升高呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，能耗則呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；50mA/cm²下電流效率達(dá)到89.5％，能耗3.27kWh/kg，雖然與其他組相比較高，卻遠(yuǎn)低于之前報(bào)道的數(shù)值(～29.7kW·h/kg NaOH)，而且產(chǎn)品純度也較高(TOC值為0.03g/L)，綜合考慮50mA/cm²下是BMED過(guò)程最佳運(yùn)行條件。

以上結(jié)果證明本發(fā)明所提出的膜集成過(guò)程處理醋酸鈉廢渣并使其資源化的方案可行，并獲得了良好的處理效果。

以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。