一種雙單元共陰極處理含鹽廢水同時回收酸堿的電解槽的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水的處理技術領域，具體涉及一種雙單元共陰極處理含鹽廢水同時回收酸堿的電解槽。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日益增加，其中很大一部分是含鹽工業(yè)廢水。該類廢水往往含有較高濃度的可溶性無機鹽，如Cl，S042，Na+，Ca2+等，其產生量正呈急劇增長的趨勢，如不加處理直接排放，會對生態(tài)環(huán)境造成諸多危害。高鹽工業(yè)廢水主要有2個來源:1)海水直接用于工業(yè)生產和生活后排放的廢水，如在工業(yè)上，海水已被用作鍋爐冷卻水。而在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水，此類廢水的含鹽量一般為
2.5X104~3.5X104mg/L(質量濃度，下同)；2)某些工業(yè)行業(yè)生產過程中排放的廢水，如皂素廢水、石油開采廢水以及印染、造紙、制藥、化工、奶制品加工和農藥行業(yè)排放的廢水、含鹽量一般在15% ~ 25%左右。
[0003]含鹽工業(yè)廢水常具有較高鹽度，對微生物有毒害和抑制作用，還會造成活性污泥易于上浮流失，使生化處理系統(tǒng)難以正常運行，所以此類廢水很難直接用生物法來處理。目前，工業(yè)上，含鹽工業(yè)廢水處理的主要方法有:1)利用高效耐鹽菌進行處理；2)加水稀釋排放；3)焚燒爐焚燒處理。高效耐鹽菌環(huán)境適應性有一定限度，培養(yǎng)困難，操作條件復雜，一般企業(yè)難以做到，而且無法去除鹽分。大部分企業(yè)采用加水稀釋排放，這既浪費了大量水資源(將清水變成廢水)，增加廢水的排放量，又不能從總量上控制排入環(huán)境中的鹽量，顯然是不符合環(huán)保的要求。采用焚燒爐進行焚燒處理，焚燒溫度高達1100°C左右，焚燒爐尾氣須進行處理，鹽分容易集結在爐壁，需進行沖洗，沖洗下來的廢水鹽分極高，仍然不能直接排放，還需處理。整個處理過程復雜，投資大，能耗極大，對設備耐腐蝕性能要求高。因此，含鹽工業(yè)廢水的處理已成為國內環(huán)保行業(yè)急需解決的難題。
[0004]膜處理技術已在電鍍、印染、食品、造紙、制革等污水的處理中得到廣泛的應用。雙極膜(BPM)是一種新型離子交換復合膜，通常由陰離子交換層、陽離子交換層復合而成。也可以在陰膜層、陽膜層之間加入第三層物質促進水的解離，形成陰離子交換層、陽離子交換層、中間反應層構成的三層結構。在直流電場的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽膜層、陰膜層兩側分別產生H+和0H。自20世紀80年代開發(fā)成功以來發(fā)展迅速，國外已有多個雙極膜制備方面的專利。因雙極膜具有操作簡單、效率高、污染排放少等諸多優(yōu)點，已在資源回收、污染控制與化學工程等諸多領域得到廣泛應用。
[0005]本專利采用雙極膜結合陰、陽離子交換膜技術處理含鹽工業(yè)廢水，在去除鹽分的同時，將廢水中的鹽分轉化為相應的酸、堿，加以回收利用，實現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于設計一種能夠處理含鹽工業(yè)廢水的電解槽，該電解槽利用雙極膜技術，在去除工業(yè)廢水中鹽分的同時，將鹽分轉化為相應的酸、堿予以回收，實現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。
[0007]為實現(xiàn)本專利的目的而采用的技術方案是:電解槽為長方體槽狀結構，電解槽內的左端頭、右端頭分別設置有一個陽極，陽極所處的空間為陽極室；電解槽內的中間位置設置有一個陰極，陰極所處的空間為陰極室；直流穩(wěn)壓電源正極與兩個陽極相連，負極與一個陰極相連；電解槽內從左端頭的陽極開始到中間位置設置的陰極之間設置有由陽離子交換膜1、陰離子交換膜1、陽離子交換膜2、雙極膜、陰離子交換膜2和陽離子交換膜3依次排列組成的左處理單元以及從右端頭的陽極開始到中間位置設置的陰極之間設置有由陽離子交換膜3、陰離子交換膜2、雙極膜、陽離子交換膜2、陰離子交換膜1和陽離子交換膜1依次排列組成的右處理單元；左處理單元和右處理單元共用了電解槽內中間位置設置的陰極，自然陰極室也就成為左處理單元和右處理單元共有的陰極室。
[0008]所述的左處理單元，其中的陽離子交換膜1和陰離子交換膜1之間為酸室1、陰離子交換膜1和陽離子交換膜2之間為鹽室1 ;陽離子交換膜2和雙極膜之間為堿室1 ;雙極膜和陰離子交換膜2之間為酸室2 ;陰離子交換膜2和陽離子交換膜3之間為鹽室2。
[0009]所述的右處理單元，其中的陽離子交換膜3和陰離子交換膜2之間為鹽室2 ;陰離子交換膜2和雙極膜之間為酸室2;雙極膜和陽離子交換膜2之間為堿室1 ;陽離子交換膜2和陰離子交換膜1之間為鹽室1 ;陰離子交換膜1和陽離子交換膜1之間為酸室1。
[0010]陰極室也稱為堿室2。
[0011]所述的雙極膜，陰膜層朝向堿室，陽膜層朝向酸室。
[0012]所述的陽極和陰極為鈦電極、鈦合金電極或石墨電極，其構型為平板狀、柱狀或多孔狀。
[0013]根據本發(fā)明所述的結構，可用于含鹽廢水的處理，去除的鹽分轉為酸和堿，并加以回收，經處理后的含鹽廢水，其鹽濃度可達排放標準。
[0014]具體處理含鹽廢水，回收酸和堿過程如下:
1、將含鹽廢水栗入電解槽左右處理單元的鹽室1和鹽室2中。
[0015]2、左右處理單元的各個酸室和堿室中分別通入一定濃度的稀酸和稀堿，用以降低體系的溶液阻抗。通入的稀酸和稀堿為廢水鹽分相應的酸和堿，其濃度為0.1?1.5mol/Lo同時左右兩個陽極室須通入一定濃度的硫酸鈉溶液，其濃度為0.1?3mol/L。
[0016]3、在直流電場的作用下，鹽室中含鹽廢水的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜進入酸室和堿室中，與其中的雙極膜解離水產生的(或電極反應產生并迀移來的)氫離子和氫氧根離子結合，生成相應的酸、堿。從而去除含鹽廢水中的鹽分，生成的酸、堿可加以回收利用，實現(xiàn)廢水鹽分資源化利用的目的。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、去除鹽分，生成相應的酸、堿，并加以回收利用，達到廢物資源化利用的目的，從而降低處理成本。
[0018]2、左右兩個處理單元共用一個陰極，形成一個電解槽，提高處理能力。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所述的一種雙單元共陰極處理含鹽廢水回收酸堿的電解槽結構示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明所述的一種雙單元共陰極處理含鹽廢水回收酸堿的電解槽的左處理單元內部各種膜排列方式示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了對本發(fā)明更好的理解，現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0022]圖1中，1、5是陽極；2是左處理單元；3是陰極；4是右處理單元。陽極(1)和陽極(5)與電解槽的外加直流穩(wěn)壓電源的正極相連接；陰極(3)與電解槽的外加直流穩(wěn)壓電源的負極相連接；6是直流穩(wěn)壓電源。
[0023]圖2中，1是陽極；6是直流穩(wěn)壓電源；7是陽離子交換膜1 ;8是陰離子交換膜1 ;9是陽離子交換膜2 ;10是雙極膜；11是陰離子交換膜2 ；12是陽離子交換膜3 ;3是陰極。
[0024]陽極(1)所處的空間是陽極室I ;陽離子交換膜1 (7)與陰離子交換膜1 (8)之間是酸室II ;陰離子交換膜1 (8)與陽離子交換膜2 (9)之間是鹽室III;陽離子交換膜2 (9)與雙極膜(10)之間是堿室IV ;雙極膜(10)與陰離子交換膜2 (11)之間是酸室V ;陰離子交換膜2 (11)與陽離子交換膜3 (12)之間是鹽室VI;陰極(3)所處的空間是陰極室VII，陰極室νπ也稱堿室νπ。
[0025]實施例1
本實施例使用的電解槽為長方體槽狀結構，電解槽內的左端頭、右端頭分別設置有一個陽極(1)和陽極(5)，陽極(1)和陽極(5)所處的空間為陽極室(I );電解槽內的中間位置設置有一個陰極(3 )，陰極所處的空間為陰極室(VD ;直流穩(wěn)壓電源(6 )正極與陽極(1)和陽極(5 )相連，負極與陰極(3 )相連；電解槽內從左端頭的陽極(1)開始到中