Veolia水务技术与方案

双极电渗析(BPED)

用于回收卤水以生产酸和碱产品
双极电渗析使用电渗析的原理,但引入了一种双极膜,可在电渗析堆栈中将水分解为H+和OH-。这使脱除的盐能够转化为相应的酸和/或碱产品。

Veolia的BPED可用于多种应用,包括有机酸生产、饮料中的pH调节,或使用工业盐水产生增值酸和腐蚀性副产品。

概览

Veolia的BPED堆栈采用与标准电渗析相同的概念,只是增加了一种所谓的双极膜,可将水分解成H+和OH-离子。通过将膜和垫片组装成特定配置,这些堆栈可用于:

  • 3C-BPED:
    • 分离无机盐并产生独立的酸流和碱流。
  • 2C-BPED:
    • 分解有机盐以生成有机酸和碱流(例如乳酸钾(La)可分解为KOH和HLa)。
    • pH值调节(升高或降低)

堆栈的特性

  • 多达400个膜单元,并提供适合特定应用的膜
  • 每个堆栈的总有效膜面积最高可达128 m2
  • 双入口堆栈,提供一致的流量和压力。
  • 坚固的堆栈设计,能够进行就地清洗(CIP),并且还可以在需要时轻松拆卸以进行清洁、维护和组件更换。
  • 备件便于在现场存放。
  • 与Veolia专有的离子交换膜配合使用,可针对不同应用提供特定的优势:
    • AR119TP:用于氯化物应用的阻酸膜
    • AR118TP:用于硫酸盐应用的阻酸膜

在375 A/m2的典型操作条件下,200C 3C-BPED堆栈每小时可以转化约45.7kg的NaCl,但也可用于转化其他无机盐(Na2SO4、LiCl、Li2SO4、KCl、K2SO4)。产出的酸和碱的浓度可以在0.5N和2N之间调节。

工作原理

双极电渗析在膜堆中引入了BP膜,当施加电压时,该膜可将水分解为H+和OH-。

与标准电渗析(图1)一样,电压也会使盐进料流中的离子迁移通过阳离子交换膜和阴离子交换膜。然而,与标准ED不同的是,阳离子和阴离子不会汇入同一水流,而是分别进入BP膜两侧的不同水流中,从而与H+和OH-结合,形成对应的共轭酸和碱。这种配置被称为3隔室BPED或3C-BPED。

在2隔室BPED(2C-BPED)配置中,其中一个单极膜被忽略不计,这意味着施加的电压只会使阴离子或阳离子从盐进料溶液中移出,并分别被OH-或H+离子取代:

BPED原理

图1:标准电渗析流程图

 

2C-BPED-C(图2):

  • 在这种情况下,阳离子交换膜被保留,而阴离子交换膜则从膜堆中移除。
  • 当施加电压时,阳离子穿过阳离子交换膜并与BP膜中产生的OH-结合,形成单独的碱液流。
  • 来自BP膜的H+进入盐进料流中,使pH值降低。
  • 这通常用于有机盐分解,生成可在上游工艺中重复使用的有机酸和碱液流。

BP2-C原理

图 2:2C-BPED-C流程图

 

2C-BPED-A(图3):

  • 在这种情况下,阴离子交换膜被保留,而阳离子交换膜则从膜堆中移除。
  • 当施加电压时,阴离子穿过阴离子交换膜并与BP膜中产生的H+结合,形成单独的酸液流。
  • 来自BP膜的OH-进入盐进料流中,使pH值升高。
  • 这通常用于葡萄酒和果汁等流体的pH值调节,或用于硝酸铵的分解。

BP2-A原理

图3:2C-BPED-A流程图