離子膜電滲析分離堿性料液研究論文答辯完整版模板

1、離子膜電滲析分離堿性料液目錄Contents研究背景與意義研究進(jìn)展實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望過(guò)渡頁(yè)研究背景與意義研究進(jìn)展實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望4/27背景和意義鋁生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的氧化鋁堿性料液的傳統(tǒng)處理方法如萃取法、酸堿中和法、蒸發(fā)法等對(duì)于設(shè)備的要求高，效率低。鋁的冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的堿性廢水，堿性廢水會(huì)污染地表水，影響生態(tài)平衡，同時(shí)也會(huì)造成土壤的污染。堿性廢水中往往會(huì)含有大量堿液和少量金屬離子，如果不經(jīng)過(guò)處理就直接排放，造成大量可利用資源的浪費(fèi)。將電滲析技術(shù)應(yīng)用于提取氧化鋁堿性料液中的堿液工段，不僅可以分離出堿液，還可以將提

2、取出來(lái)物質(zhì)使用于下一工序，不僅節(jié)約成本，也具有很好的環(huán)保效益。意義背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望5/27電滲析的定義和作用是以電位差為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程，能夠有效地分離溶液中陰、陽(yáng)離子，從而實(shí)現(xiàn)料液的分離。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的濃縮、提純、精制以及淡化。過(guò)渡頁(yè)研究背景與意義研究進(jìn)展實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望7/27國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展針對(duì)氧化鋁生產(chǎn)中生成的赤泥廢液，有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，進(jìn)行廢堿液的回收。但是對(duì)堿性料液的處理，報(bào)道較少！國(guó)外有相關(guān)專(zhuān)利報(bào)道，針對(duì)鋁或鋁合金用氫氧化鈉進(jìn)行蝕刻后產(chǎn)生的堿性廢液，用電解電滲析方法進(jìn)行堿和鋁等的回收

3、。該法在回收過(guò)程中極易產(chǎn)生氫氧化鋁等沉淀，會(huì)對(duì)膜產(chǎn)生污染，同時(shí)，該操作過(guò)程為間歇不連續(xù)的，不利于實(shí)際生產(chǎn)。VS過(guò)渡頁(yè)研究背景與意義研究進(jìn)展實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望9/27實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)四種不同的電滲析膜堆，在恒定電流和料液濃度的情況下，考察分離NaOH+Na(AlOH)4料液的能力，優(yōu)選出一種膜堆，再考察工作時(shí)間對(duì)分離能力的影響在優(yōu)化后的條件下進(jìn)行連續(xù)性分離操作，共連續(xù)回收10次，考察膜在分離過(guò)程中的穩(wěn)定性最后，先將膜在料液中分別浸泡3天、7天、14天，再進(jìn)行料液的分離，研究腐蝕時(shí)間對(duì)膜性能的影響。10/271.實(shí)驗(yàn)裝置背景與意義研究進(jìn)展

4、方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望實(shí)驗(yàn)條件1.陽(yáng)膜（FSB膜），陰膜（AM-QP-30膜）；2.運(yùn)行時(shí)間4h，電流密度350mA/cm2電極液（0.5mol/LNaSO4,500ml）回收液（0.1mol/LNaOH,500ml）料液（ 1.5mol/LNaOH+0.8mol/L NaAl(OH)4,500ml； ）11/27膜堆的設(shè)計(jì)Model 1Model 4三重復(fù)單元Model 3二重復(fù)單元Model 2背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望12/27實(shí)驗(yàn)結(jié)果OH-和Al(OH)4-濃度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖OH-、Al(OH)4-、k隨膜堆變化曲線(xiàn)圖分析1.從Model1到Model4

5、，堿回收量逐漸增大 ；2.隨著重復(fù)單元數(shù)增加，偏鋁酸根離子濃度增加較為明顯 ；1.隨著重復(fù)單元數(shù)增加，OH-的回收率和鋁泄漏率都逐漸增加；對(duì)Model4鋁泄漏率過(guò)大不利于實(shí)際生產(chǎn)；2.k下降較為明顯。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望13/27不同膜堆電壓值-時(shí)間變化曲線(xiàn)電流效率、能耗值與膜堆之間關(guān)系圖分析電壓下降的原因是回收室離子濃度增加，電導(dǎo)率增加以及膜堆中溫度有一定的升高。1.單重復(fù)單元的膜堆能耗均較高；2.隨著重復(fù)單元數(shù)增加，能耗下降比較明顯；背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望優(yōu)選膜堆為Model4，考慮到鋁泄漏率不能夠太高，考察運(yùn)行時(shí)間的影響。從Model

6、1到Model4，膜的數(shù)量分別為3、4、5、7，因此膜堆的電阻也增加，所以電壓曲線(xiàn)逐漸上升；T (min) OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗能耗（kWh/kg）電流效率電流效率（%）18063.413.98.98.7571.121066.718.679.5064.124072.523.669.8561.0隨著時(shí)間的增加，OH- ，Al(OH)4-和能耗均逐漸增加，其中Al(OH)4-增加較為明顯，k和電流效率有所下降，綜合考慮，建議運(yùn)行時(shí)間為180分鐘。運(yùn)行時(shí)間對(duì)膜堆4的影響14/27背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望15/27陽(yáng)膜為FSB和陰膜為AM-QP-30膜

7、膜堆為Model 4運(yùn)行次數(shù)為10次，每次運(yùn)行時(shí)間均為180分鐘1.電流密度為350mA/cm2。Cr,OH-、Cr, Al(OH)4-隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖電壓值隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖分析1.回收室堿的濃度及偏鋁酸根離子的濃度變化趨勢(shì)基本一致，2.電壓值比較穩(wěn)定，隨著運(yùn)行次數(shù)的增加僅有微弱的上升，原因可能是膜受到輕微的污染。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望2.連續(xù)分離實(shí)驗(yàn)：2.1 實(shí)驗(yàn)I16/27AM-QP-30陰膜更換為FQB陰膜，其余條件不變。Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-隨時(shí)間變化曲線(xiàn)電壓值隨時(shí)間變化曲線(xiàn)分析背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望1.回收室堿的濃度及

8、偏鋁酸根離子的濃度變化趨勢(shì)基本一致，2.電壓曲線(xiàn)隨運(yùn)行次數(shù)的增加有明顯上升，可能原因是FQB陰膜受到腐蝕比較嚴(yán)重。2.2 實(shí)驗(yàn)II：實(shí)驗(yàn)組數(shù)實(shí)驗(yàn)組數(shù) OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗（能耗（kWh/kg） 電流效率（電流效率（%）159.212.99.210.0667.0254.413.88.010.6861.6554.714.27.910.8861.9653.715.17.411.3060.7956.915.07.511.5660.41054.114.67.412.2657.417/27背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望實(shí)驗(yàn)I陰膜為AM-QP-30膜實(shí)驗(yàn)組數(shù)實(shí)驗(yàn)組

9、數(shù) OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗（能耗（kWh/kg） 電流效率（電流效率（%）157.817.76.710.6965.4247.516.26.112.7953.7551.518.35.812.4658.3651.417.76.012.8558.1955.518.36.212.8462.81052.518.75.914.6859.5OH-和Al(OH)4-穩(wěn)定在一定的范圍，k沒(méi)有明顯減小，能耗有所升高，電流效率有所減小。可能原因是膜受到污染。兩者堿回收率相差不大，實(shí)驗(yàn)II中的Al(OH)4-明顯大于I中，k小于1中，能耗高于實(shí)驗(yàn)1，電流效率也有所下降。因此，AM-QP-30膜

10、的性能優(yōu)于FQB膜。18/27背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望實(shí)驗(yàn)II陰膜為FQB膜19/27連續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)の廴狙芯緼M-QP-30和FQB陰膜實(shí)驗(yàn)前后掃描電鏡圖AM-QP-30膜進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)前AM-QP-30膜進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)后FQB膜進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)前FQB膜進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)后分析進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)后膜的表面有沉淀析出，原因是料液中偏鋁酸根離子水解生成Al(OH)3沉淀。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望解決辦法：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后向裝置中通入稀酸除去沉淀！20/273.1 質(zhì)量損失率分析質(zhì)量損失率隨腐蝕時(shí)間變化曲線(xiàn)分析隨著腐蝕時(shí)間增加，兩種膜的質(zhì)量損失率增加，但是FQB膜損失率更高，在三

11、天時(shí)達(dá)到40%以上，明顯高于AM-QP-30膜，說(shuō)明AM-QP-30膜更耐腐蝕。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望3.腐蝕時(shí)間對(duì)膜的影響21/27掃描電鏡分析AM-QP-30膜腐蝕3天后AM-QP-30膜腐蝕7天后AM-QP-30膜腐蝕14天后FQB膜腐蝕3天后分析AM-QP-30膜腐蝕3天后，膜表面沒(méi)有明顯變化，腐蝕7天后表面變得輕微粗糙，原因是膜表面有掉料現(xiàn)象；14天后掉料較嚴(yán)重，膜表面更加粗糙，說(shuō)明膜受到較嚴(yán)重的腐蝕；FQB腐蝕3天后，膜表面出現(xiàn)了許多小孔，說(shuō)明膜受到較嚴(yán)重腐蝕。因此AM-QP-30膜更加耐腐蝕。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望可否將膜應(yīng)用于

12、可否將膜應(yīng)用于EDED實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)？22/27實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖電壓值隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖分析1.分離效率沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明膜具有較好的耐腐蝕性；2.腐蝕時(shí)間越長(zhǎng)，電壓值越小。腐蝕3天的電壓曲線(xiàn)與未腐蝕的膜的電壓曲線(xiàn)基本一致，隨著腐蝕增加，電壓曲線(xiàn)有所下降，原因是膜受到腐蝕，有掉料現(xiàn)象出現(xiàn)，膜變薄，面電阻減小，但是，如果膜腐蝕足夠嚴(yán)重，將會(huì)嚴(yán)重影響膜的性能，如在實(shí)驗(yàn)中會(huì)產(chǎn)生正滲透現(xiàn)象。背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望過(guò)渡頁(yè)研究背景與意義研究進(jìn)展實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望背景與意義研究進(jìn)展方法、結(jié)果與討論結(jié)論總結(jié)與展望24/27實(shí)驗(yàn)結(jié)論膜堆構(gòu)型對(duì)電滲析過(guò)程影響不同，重復(fù)