公布日：2022.01.04

申請日：2021.09.09

分類號：B01D61/44(2006.01)I;B01D61/48(2006.01)I;B01D61/58(2006.01)I;C02F1/469(2006.01)I;C01B7/01(2006.01)I;C01C1/244(2006.01)I;

C01D1/04(2006.01)I

摘要

本發(fā)明屬于化工環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高鹽廢水硫酸鈉的資源化利用方法，本發(fā)明方法采用雙極膜復(fù)分解多室電滲析方法處理高鹽廢水硫酸鈉，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水硫酸鈉陰陽離子低成本高價(jià)值資源化利用。本發(fā)明方法克服了廢鹽硫酸鈉價(jià)值低、資源化利用困難的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了整體工藝過程的連續(xù)操作，產(chǎn)品參數(shù)穩(wěn)定，符合工業(yè)化生產(chǎn)要求；同時(shí)將副產(chǎn)物鹽酸與氫氧化鈉回用于工廠自用，實(shí)現(xiàn)趨零排放。

權(quán)利要求書

1.一種雙極膜電滲析裝置，其特征是，包括直流電源、進(jìn)行電滲析處理的膜堆和水箱組件，其中水箱組件包括分別對應(yīng)存放AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液的AX水箱、BY水箱、BX水箱、HY水箱和AOH水箱，其中，AX為硫酸鈉或硝酸鈉；BY為氯化銨、氯化鉀或硝酸鉀；BX為硫酸銨、硫酸鉀或硝酸鉀；HY為鹽酸或硝酸；AOH為氫氧化鈉；其中膜堆的陽極板、陰極板分別與電源的正負(fù)極相連接；水箱組件中的各個水箱分別通過導(dǎo)管與膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室相連接，將各水箱內(nèi)存放的溶液輸送至膜堆內(nèi)，進(jìn)行電滲析處理，并進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)分解反應(yīng)，生成鹽BX、酸HY和堿AOH，然后再回流至相對應(yīng)的水箱。 

2.如權(quán)利要求1所述的雙極膜電滲析裝置，其特征是，所述膜堆由陽電極板、陽極隔板、陰極隔板、陰電極板、N個串聯(lián)的膜單元組成，其中膜單元位于陽極隔板和陰極隔板之間；所述膜單元包括按順序依次排列并緊密貼合在一起的第一雙極膜、酸室隔板(即HY室隔板)、第一陰離子交換膜、BY室隔板、第一陽離子交換膜、BX室隔板、第二陰離子交換膜、AX室隔板、第二陽離子交換膜、堿室隔板(即AOH室隔板)、第二雙極膜，并且膜單元中的第一雙極膜靠近陽電極板，第二雙極膜靠近陰電極板；其中HY室隔板、BY室隔板、BX室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分別形成HY隔室、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室。 

3.如權(quán)利要求2所述的雙極膜電滲析裝置，其特征是，所述陽極板上朝外一側(cè)(即背離膜堆隔室的一側(cè))分別設(shè)置與膜堆內(nèi)HY隔室對應(yīng)相連通的HY進(jìn)出口；與BY隔室對應(yīng)相連通的BY進(jìn)出口；與BX隔室對應(yīng)相連通的BX進(jìn)出口；與AX隔室對應(yīng)相連通的AX進(jìn)出口；與AOH隔室對應(yīng)相連通的AOH進(jìn)出口。 

4.如權(quán)利要求1所述的雙極膜電滲析裝置，其特征是，所述水箱組件還包括極室水箱，極室水箱內(nèi)存放極液，極室水箱通過導(dǎo)管與位于膜堆兩端的陰、陽極板上的陰、陽極室的相連，使得極液從極室水箱依次流入膜堆陰極室、陽極室后再回流至極室水箱。 

5.一種利用如權(quán)利要求1 4任一所述雙極膜電滲析裝置處理硫酸鈉廢水的方法，其特征是，包括如下步驟：1)向極室水箱中加入極液；AX水箱中加入AX溶液；BY水箱中加入BY溶液；BX水箱中加入BX溶液；HY水箱中加入HY溶液；AOH水箱中加入AOH溶液，其中AX為硫酸鈉、BY為氯化銨；BX為硫酸銨、HY為鹽酸、AOH為氫氧化鈉；2)開啟循環(huán)泵，將各水箱內(nèi)分別存放的極液、AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液分別輸送到膜堆內(nèi)的各自對應(yīng)的隔室內(nèi)；3)打開直流電源，進(jìn)入膜堆內(nèi)的溶液在電場力作用下，進(jìn)行電滲析、離子遷移和復(fù)分解化學(xué)反應(yīng)，然后從膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室內(nèi)流出，回流至各自對應(yīng)的水箱；4)水箱內(nèi)溶液在水箱與膜堆之間循環(huán)往復(fù)流動，進(jìn)行電滲析、復(fù)分解反應(yīng)，直至硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率降低至保持不變，停止反應(yīng)，關(guān)閉電源。 

6.一種雙極膜電滲析裝置，其特征是，包括直流電源、進(jìn)行電滲析處理的膜堆和水箱組件，其中水箱組件包括分別對應(yīng)存放AX溶液、BY或/和HY的混合溶液、BX或/和BHX的混合溶液和AOH溶液的AX水箱、BY混合水箱、BX混合水箱和AOH水箱，其中AX為硫酸鈉或硝酸鈉；BY為氯化銨、氯化鉀或硝酸鉀；BX為硫酸銨、硫酸鉀或硝酸鉀；BHX為硫酸氫銨或硫酸氫鉀；HY為鹽酸或硝酸；AOH為氫氧化鈉；其中膜堆的陽極板、陰極板分別與電源的正負(fù)極相連接；水箱組件分別通過導(dǎo)管與膜堆內(nèi)對應(yīng)的隔室相連接，將各水箱內(nèi)存放的溶液輸送至膜堆內(nèi)，進(jìn)行電滲析處理，并進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)分解反應(yīng)，生成鹽BX、鹽BHX、酸HY和堿AOH，然后再回流至相應(yīng)的水箱。 

7.如權(quán)利要求6所述的雙極膜電滲析裝置，其特征是，所述膜堆由陽電極板、陽極隔板、陰極隔板、陰電極板、N個串聯(lián)的膜單元組成，其中膜單元位于陽極隔板和陰極隔板之間；所述膜單元包括按順序依次排列并緊密貼合在一起的第一雙極膜、BY混合室隔板、第一陽離子交換膜、BX混合室隔板、第二陰離子交換膜、AX室隔板、第二陽離子交換膜、堿室隔板(即AOH室隔板)、第二雙極膜，并且膜單元中的第一雙極膜靠近陽電極板，第二雙極膜靠近陰電極板；其中BY混合室隔板、BX混合室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分別形成BY混合隔室、BX混合隔室、AX隔室、AOH隔室。 

8.如權(quán)利要求7所述的雙極膜電滲析裝置，其特征是，所述N≥1，優(yōu)選為2 50。 

9.一種利用如權(quán)利要求6所述雙極膜電滲析裝置處理硫酸鈉廢水的方法，其特征是，包括如下步驟：1)向極室水箱中加入極液；AX水箱中加入AX溶液；BY混合水箱中加入BY溶液；BX混合水箱中加入BX溶液；AOH水箱中加入AOH溶液；其中AX為硫酸鈉、BY為氯化銨；BX為硫酸銨、AOH為氫氧化鈉；2)開啟循環(huán)泵，將各水箱內(nèi)分別存放的極液、AX溶液、BY溶液、BX溶液和AOH溶液分別輸送到膜堆內(nèi)的各自對應(yīng)的隔室內(nèi)；3)打開直流電源，進(jìn)入膜堆內(nèi)的溶液在電場力作用下，進(jìn)行電滲析、離子遷移和復(fù)分解化學(xué)反應(yīng)，然后從膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室內(nèi)流出，回流至各自對應(yīng)的水箱；其中，在膜堆內(nèi)經(jīng)過電滲析、離子遷移和復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生鹽BX、鹽BHX、酸HY和堿AOH，其中生成的鹽SHX與鹽BX混合，回流至BX混合水箱；生成的酸HY和BY混合，回流至BY混合水箱；4)水箱內(nèi)溶液在水箱與膜堆之間循環(huán)往復(fù)流動，進(jìn)行電滲析、復(fù)分解反應(yīng)，直至硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率降低至保持不變，停止反應(yīng)，關(guān)閉電源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的為針對當(dāng)前簡單雙極膜電滲析產(chǎn)硫酸所帶來的經(jīng)濟(jì)的價(jià)值低的問題，提供一種具有多個隔室的雙極膜復(fù)分解電滲析裝置及利用該裝置進(jìn)行高鹽硫酸鈉廢水處理的方法，采用本發(fā)明裝置處理高鹽硫酸鈉廢水，將硫酸鈉廢水原位資源化為高價(jià)值的硫酸銨以及鹽酸和純度氫氧化鈉，實(shí)現(xiàn)低價(jià)值高鹽廢水硫酸鈉高價(jià)值資源化利用，達(dá)到對高鹽廢水硫酸鈉趨零排放的效果，對廢水趨零排放與廢鹽資源化技術(shù)領(lǐng)域意義重大。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種雙極膜電滲析裝置，包括直流電源、進(jìn)行電滲析處理的膜堆和水箱組件，其中水箱組件包括分別對應(yīng)存放AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液的AX水箱、BY水箱、BX水箱、HY水箱和AOH水箱，其中，AX為硫酸鈉或硝酸鈉；BY為氯化銨、氯化鉀或硝酸鉀；BX為硫酸銨、硫酸鉀或硝酸鉀；HY為鹽酸或硝酸；AOH為氫氧化鈉(Na2SO4+KCl→K2SO4+NaOH+HCl)(NaNO3+KCl→KNO3+NaOH+HCl)其中膜堆的陽極板、陰極板分別與電源的正負(fù)極相連接；水箱組件中的各個水箱分別通過導(dǎo)管與膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室相連接，將各水箱內(nèi)存放的溶液輸送至膜堆內(nèi)，進(jìn)行電滲析處理，并進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)分解反應(yīng)，生成鹽BX、酸HY和堿AOH，然后再回流至相對應(yīng)的水箱。

其中，所述膜堆由陽電極板、陽極隔板、陰極隔板、陰電極板、N個串聯(lián)的膜單元組成，其中膜單元位于陽極隔板和陰極隔板之間；所述膜單元包括按順序依次排列并緊密貼合在一起的第一雙極膜、酸室隔板(即HY室隔板)、第一陰離子交換膜、BY室隔板、第一陽離子交換膜、BX室隔板、第二陰離子交換膜、AX室隔板、第二陽離子交換膜、堿室隔板(即AOH室隔板)、第二雙極膜，并且膜單元中的第一雙極膜靠近陽電極板，第二雙極膜靠近陰電極板；其中HY室隔板、BY室隔板、BX室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分別形成HY隔室、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室

與HY隔室(即酸室)、BY隔室、BX隔室、AX隔室、AOH隔室(即堿室)相對應(yīng)的水箱為HY水箱(即酸室水箱)、BY水箱、BX水箱、AX水箱、AOH水箱(即堿室水箱)。

其中，所述的N≥1，優(yōu)選為2 50。

特別是，每個膜單元內(nèi)具有5個隔室，即酸室(即HY隔室)、BY隔室、BX隔室、AX隔室、堿室(即AOH隔室)。

尤其是，如果相鄰兩個膜單元串聯(lián)在一起時(shí)，第一個膜單元的第二雙極膜為第二個膜單元的第一雙極膜；如果三個膜單元串聯(lián)時(shí)，第一個膜單元的第二雙極膜作為第二個膜單元的第一雙極膜，第二個膜單元的第二雙極膜作為第三個膜單元的第一雙極膜。

電滲析裝置的每個隔室所能承受的最大電壓≤ 2.5V，每個膜單元所能承受的最大電壓≤( 2.5×5)V；5為每個膜單元的隔室數(shù)量；裝置的膜堆能承受的最大電壓≤≤[ 2.5×((5~×N)+2)]V。

特別是，所述AX為硫酸鈉；BY為氯化銨；BY為硫酸銨；HY為鹽酸(氯化氫)；AOH為氫氧化鈉。

其中，所述陽極板上朝外一側(cè)(即背離膜堆隔室的一側(cè))分別設(shè)置與膜堆內(nèi)HY隔室對應(yīng)相連通的HY進(jìn)出口；與BY隔室對應(yīng)相連通的BY進(jìn)出口；與BX隔室對應(yīng)相連通的BX進(jìn)出口；與AX隔室對應(yīng)相連通的AX進(jìn)出口；與AOH隔室對應(yīng)相連通的AOH進(jìn)出口。

特別是，所述水箱組件還包括存放極液的極室水箱，極室水箱通過導(dǎo)管與位于膜堆兩端的陰、陽極板上的陰、陽極室的相連，使得極液從極室水箱依次流入膜堆陰極室、陽極室后再回流至極室水箱。

其中，所述極液選擇電解質(zhì)溶液，極液電解質(zhì)溶液的濃度≤ 0.5mol/L，優(yōu)選為 0.05-0.2mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.1mol/L。

特別是，所述極液選擇硫酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉等電解質(zhì)溶液，優(yōu)選為硫酸鈉溶液；其濃度為 0.1mol/L。

尤其是，極室水箱通過兩根導(dǎo)管分別與膜堆的陽極板、陰極板相連接，膜堆陽極板與陰極板之間通過導(dǎo)管相連，極室水箱內(nèi)的極液從極室水箱依次流入膜堆陰極板的陰極室，再從陰極室流入陽極板的陽極室，最后從陽極室回流至極室水箱。

特別是，極室水箱與陰極板相連的導(dǎo)管上設(shè)置循環(huán)水泵，極液在極室水箱、膜堆的陽極室和陰極室之間循環(huán)。

本發(fā)明另一方面提供一種利用上述雙極膜電滲析裝置處理硫酸鈉廢水的方法，包括如下步驟：

1)向極室水箱中加入極液；AX水箱中加入AX溶液；BY水箱中加入BY溶液；BX水箱中加入BX溶液；HY水箱中加入HY溶液；AOH水箱中加入AOH溶液，其中AX為硫酸鈉、BY為氯化銨；BX為硫酸銨、HY為鹽酸、AOH為氫氧化鈉；

2)開啟循環(huán)泵，將各水箱內(nèi)分別存放的極液、AX溶液、BY溶液、BX溶液、HY溶液和AOH溶液分別輸送到膜堆內(nèi)的各自對應(yīng)的隔室內(nèi)；

3)打開直流電源，進(jìn)入膜堆內(nèi)的溶液在電場力作用下，進(jìn)行電滲析、離子遷移和復(fù)分解化學(xué)反應(yīng)，然后從膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室內(nèi)流出，回流至各自對應(yīng)的水箱；

4)水箱內(nèi)溶液在水箱與膜堆之間循環(huán)往復(fù)流動，進(jìn)行電滲析、復(fù)分解反應(yīng)，直至硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率降低至保持不變，停止反應(yīng)，關(guān)閉電源。

其中，步驟1)中極室水箱內(nèi)極液選擇為電解質(zhì)溶液。

特別是，極液電解質(zhì)溶液的濃度≤ 0.5mol/L，優(yōu)選為 0.05-0.2mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.1mol/L。

特別是，所述極液選擇硫酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉等電解質(zhì)溶液，優(yōu)選為硫酸鈉溶液；其濃度為 0.1mol/L。

其中，步驟1)中所述AX水箱中的AX溶液的初始濃度為 0.5mol/L～ 1.5mol/L；BY水箱中的BY溶液的初始濃度為1mol/L～3mol/L；BX水箱中的BX溶液的初始質(zhì)量濃度分別為1％～5％；HY水箱中的HY溶液的初始質(zhì)量濃度分別為1％～5％；AOH水箱中的AOH溶液的初始質(zhì)量濃度分別為1％～5％。

其中，步驟2)中水箱內(nèi)存放的溶液輸送到膜堆內(nèi)對應(yīng)隔室內(nèi)的流速35～45L/h。且各溶液的流速相同。

其中，步驟3)中在保持電壓恒定條件下，進(jìn)行電滲析處理過程中，控制電源的電壓低于裝置膜堆所能承受的最大電壓；在保持電流恒定條件下，進(jìn)行電滲析處理過程中，控制電滲析過程中電流密度為8mA/cm2～20mA/cm2。

特別是，所述裝置內(nèi)膜堆所能承受的最大電壓為≤≤[2~.5×((4×N)+2)]，

其中N為裝置中膜堆包括的膜單元數(shù)量；5為每個膜單元的隔室數(shù)量；優(yōu)選為控制電壓為10 20V。

特別是，步驟4)中所述硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率降低至≤6mS/cm。

本發(fā)明又一方面提供一種雙極膜電滲析裝置，包括直流電源、進(jìn)行電滲析處理的膜堆和水箱組件，其中水箱組件包括分別對應(yīng)存放AX溶液、BY或/和HY的混合溶液、BX或/和BHX的混合溶液、和AOH溶液的AX水箱、BY混合水箱、BX混合水箱和AOH水箱，其中，AX為硫酸鈉或硝酸鈉；BY為氯化銨、氯化鉀或硝酸鉀；BX為硫酸銨、硫酸鉀或硝酸鉀；BHX為硫酸氫銨或硫酸氫鉀；HY為鹽酸或硝酸；AOH為氫氧化鈉(Na2SO4+NH4Cl→(NH4)2SO4+NaOH+HCl；Na2SO4+KCl→K2SO4+NaOH+HCl；NaNO3+KCl→KNO3+NaOH+HCl)；其中膜堆的陽極板、陰極板分別與電源的正負(fù)極相連接；水箱組件分別通過導(dǎo)管與膜堆內(nèi)對應(yīng)的隔室相連接，將各水箱內(nèi)存放的溶液輸送至膜堆內(nèi)，進(jìn)行電滲析處理，并進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)分解反應(yīng)，生成鹽BX、鹽BHX、酸HY和堿AOH，然后再回流至相應(yīng)的水箱。

其中，所述膜堆由陽電極板、陽極隔板、陰極隔板、陰電極板、N個串聯(lián)的膜單元組成，其中膜單元位于陽極隔板和陰極隔板之間；所述膜單元包括按順序依次排列并緊密貼合在一起的第一雙極膜、BY混合室隔板、第一陽離子交換膜、BX混合室隔板、第二陰離子交換膜、AX室隔板、第二陽離子交換膜、堿室隔板(即AOH室隔板)、第二雙極膜，并且膜單元中的第一雙極膜靠近陽電極板，第二雙極膜靠近陰電極板；其中BY混合室隔板、BX混合室隔板、AX室隔板、AOH室隔板分別形成BY混合隔室、BX混合隔室、AX隔室、AOH隔室。

特別是，所述N≥1，優(yōu)選為2 50。

其中，每個膜單元內(nèi)具有4個隔室，即BY混合隔室(即混酸室，BY和HY混合隔室)、BX混合隔室(即混鹽室，BX和BHX隔室)、AX隔室、堿室(即AOH隔室)。

特別是，如果相鄰兩個膜單元串聯(lián)在一起時(shí)，第一個膜單元的第二雙極膜為第二個膜單元的第一雙極膜；如果三個膜單元串聯(lián)時(shí)，第一個膜單元的第二雙極膜作為第二個膜單元的第一雙極膜，第二個膜單元的第二雙極膜作為第三個膜單元的第一雙極膜。

電滲析裝置的每個隔室所能承受的最大電壓≤ 2.5V，每個膜單元所能承受的最大電壓≤( 2.5×4)V；4為每個膜單元的隔室數(shù)量；裝置的膜堆能承受的最大電壓≤≤[2~.5×((4×N)+2)]。

特別是，所述AX為硫酸鈉；BY為氯化銨；BHX為硫酸氫銨；BX為硫酸銨；HY為鹽酸(氯化氫)；AOH為氫氧化鈉。

其中，所述陽極板上朝外一側(cè)(即背離膜堆隔室的一側(cè))分別設(shè)置與膜堆內(nèi)BY混合隔室對應(yīng)相連通的BY混合進(jìn)出口；與BX隔室對應(yīng)相連通的BX進(jìn)出口；與AX隔室對應(yīng)相連通的AX進(jìn)出口；與AOH隔室對應(yīng)相連通的AOH進(jìn)出口。

特別是，所述水箱組件還包括極室水箱，極室水箱內(nèi)存放極液，極室水箱通過導(dǎo)管與位于膜堆兩端的陰、陽極板上的陰、陽極室的相連，使得極液從極室水箱依次流入膜堆陰極室、陽極室后再回流至極室水箱。

本發(fā)明再一方面提供一種利用上述雙極膜電滲析裝置處理硫酸鈉廢水的方法，包括如下步驟：

1)向極室水箱中加入極液；AX水箱中加入AX溶液；BY混合水箱中加入BY溶液；BX混合水箱中加入BX溶液；AOH水箱中加入AOH溶液；其中AX為硫酸鈉、BY為氯化銨；BX為硫酸銨、AOH為氫氧化鈉；

2)開啟循環(huán)泵，將各水箱內(nèi)分別存放的極液、AX溶液、BY溶液、BX溶液和AOH溶液分別輸送到膜堆內(nèi)的各自對應(yīng)的隔室內(nèi)；

3)打開直流電源，進(jìn)入膜堆內(nèi)的溶液在電場力作用下，進(jìn)行電滲析、離子遷移和復(fù)分解化學(xué)反應(yīng)，然后從膜堆內(nèi)各自對應(yīng)的隔室內(nèi)流出，回流至各自對應(yīng)的水箱；其中，在膜堆內(nèi)經(jīng)過電滲析、離子遷移和復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生鹽BX、鹽BHX、酸HY和堿AOH，其中生成的鹽SHX與鹽BX混合，回流至BX混合水箱；生成的酸HY和BY混合，回流至BY混合水箱；

4)水箱內(nèi)溶液在水箱與膜堆之間循環(huán)往復(fù)流動，進(jìn)行電滲析、復(fù)分解反應(yīng)，直至硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率降低至保持不變，停止反應(yīng)，關(guān)閉電源。

其中，步驟1)中極室水箱內(nèi)極液選擇為電解質(zhì)溶液。

特別是，極液電解質(zhì)溶液的濃度≤ 0.5mol/L，優(yōu)選為 0.05 -0.2mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.1mol/L。

特別是，所述極液選擇硫酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉等電解質(zhì)溶液，優(yōu)選為硫酸鈉溶液；其濃度為 0.1mol/L。

其中，步驟1)中所述AX水箱中的AX溶液的初始濃度為 0.5mol/L～ 1.5mol/L；BY混合水箱中的BY溶液的初始濃度為1mol/L～3mol/L；BX混合水箱中的BX溶液的初始質(zhì)量濃度分別為1％～5％；AOH水箱中的AOH溶液的初始質(zhì)量濃度分別為1％～5％。

其中，步驟2)中水箱內(nèi)存放的溶液輸送到膜堆內(nèi)對應(yīng)隔室內(nèi)的流速35～45L/h。且各溶液的流速相同。

其中，步驟3)中在保持電壓恒定條件下，進(jìn)行電滲析處理過程中，控制電源的電壓低于裝置膜堆所能承受的最大電壓；在保持電流恒定條件下，進(jìn)行電滲析處理過程中，控制電滲析過程中電流密度為8mA/cm2～20mA/cm2。

特別是，所述裝置內(nèi)膜堆所能承受的最大電壓為≤[ 2.5×((5~×N)+2)]V，其中N為裝置中膜堆包括的膜單元數(shù)量；4為每個膜單元的隔室數(shù)量；優(yōu)選為控制電壓為10 20V。

特別是，步驟4)中所述硫酸鈉水箱內(nèi)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率降低至≤6mS/cm。

利用本發(fā)明雙極膜電滲析裝置處理高鹽廢水過程中兩種原料液(AX、BY)和三種產(chǎn)品液(AOH、BX、HY)分別通入不同水箱。在電場力作用下，正負(fù)離子分別向相鄰隔室遷移，從而實(shí)現(xiàn)原料液間的復(fù)分解反應(yīng)原理，且結(jié)合雙極膜使水解離，生成氫離子和氫氧根離子，雙極膜復(fù)分解反應(yīng)：AX+BY+H2O→BX+HY+AOH

高鹽廢水硫酸鈉產(chǎn)量大，廢鹽硫酸鈉價(jià)值低、資源化難，而由于簡單雙極膜電滲析制酸堿，制備的硫酸價(jià)值低于鹽酸，本發(fā)明以多鹽(硫酸鈉和氯化銨)輸入，以產(chǎn)高價(jià)值鹽，且同步產(chǎn)酸、堿為核心的雙極膜復(fù)分解多室電滲析。

采用本發(fā)明裝置處理高鹽硫酸鈉廢水的過程中，發(fā)生如下反應(yīng)，

AX(硫酸鈉)+BY(氯化銨)+H2O→BX(硫酸銨)+HY(鹽酸)+AOH(氫氧化鈉)

即高鹽廢水硫酸鈉和氯化銨雙鹽輸入(陽離子：鈉離子、銨離子；陰離子：硫酸根離子、氯根離子)，通過本發(fā)明裝置(雙極膜復(fù)分解多室電滲析裝置)分離陰陽離子，硫酸根離子與氯根離子強(qiáng)電解質(zhì)復(fù)分解反應(yīng)，硫酸根離子與銨根離子生成高價(jià)值的硫酸銨輸出；同步，氯化銨所產(chǎn)生的氯根離子與雙極膜將極液中的水解離(H2O→H++OH )所產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)，生成鹽酸(制酸)；硫酸鈉所產(chǎn)生的鈉離子與雙極膜將極液中的水解離(H2O→H++OH )所產(chǎn)生的氫氧根離子反應(yīng)，生成氫氧化鈉(制堿)。

本發(fā)明低成本原位將高鹽廢水硫酸鈉資源化為高價(jià)值硫酸銨，鹽酸與氫氧化鈉。得到的硫酸銨相比于氯化銨，作為一種無氯銨鹽肥料，適用于廣大的氯敏感農(nóng)作物，且引起土壤板結(jié)的程度較低，對土壤危害較小，并且便于貯存和施用，適用范圍性廣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高；同步生產(chǎn)的高價(jià)值鹽酸與氫氧化鈉可回用于工廠，實(shí)現(xiàn)低價(jià)值高鹽廢水硫酸鈉高價(jià)值資源化利用，對我國廢水趨零排放與廢鹽資源化技術(shù)領(lǐng)域意義重大。

利用本發(fā)明雙極膜復(fù)分解多室電滲析裝置處理高鹽硫酸鈉廢水，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的雙極膜電滲析裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小，處理廢水效率高，廢水處理量大；

本發(fā)明裝置根據(jù)陰陽離子交換膜能夠選擇性分離陰陽離子；雙極膜將水解離成氫離子和氫氧根離子，實(shí)現(xiàn)同時(shí)產(chǎn)酸(鹽酸)、產(chǎn)堿(氫氧化鈉)、產(chǎn)鹽(硫酸銨)，且是在一個設(shè)備內(nèi)的同時(shí)集成生產(chǎn)；并且制備過程簡單、操作參數(shù)易控；

根據(jù)雙極膜將水解離生成氫離子和氫氧根離子的特點(diǎn)，產(chǎn)生鹽酸與氫氧化鈉，可供工廠自用，降低工廠運(yùn)行成本；

采用本發(fā)明裝置通過雙極膜復(fù)分解多室電滲析可將硫酸鈉高鹽廢水資源化率達(dá)到96.8％，幾乎達(dá)到趨零排放，或者可將余下的低濃度硫酸鈉高鹽廢水可通過傳統(tǒng)電滲析進(jìn)一步濃縮，然后進(jìn)入雙極膜復(fù)分解多室電滲析中，那資源化率可幾乎達(dá)到100％；將硫酸鈉型高鹽工業(yè)廢水趨零排放。

采用本發(fā)明的雙極膜復(fù)分解多室電滲析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同時(shí)產(chǎn)酸、產(chǎn)堿、產(chǎn)鹽一體化，大大節(jié)省投資成本，且易于控制與工業(yè)化，一次處理同時(shí)生產(chǎn)酸、堿和鹽，并且生產(chǎn)的酸、堿和新的鹽的純度高；

在處理硫酸鹽型廢水的同時(shí)將硫酸鈉轉(zhuǎn)化為更高價(jià)值的硫酸銨、鹽酸和氫氧化鈉，經(jīng)濟(jì)效益更高；

相比于五室(酸室、氯化銨室、硫酸銨室、硫酸鈉室、堿室)雙極膜復(fù)分解電滲析，四室(氯化銨混合室、硫酸銨混合室、硫酸鈉室、堿室)復(fù)分解電滲析低能耗是由于缺少陰離子交換膜和酸室，膜堆阻力更低。并且在相同的電流密度下，由于缺少陰離子交換膜和HY室(即酸室)，氯離子不進(jìn)行遷移，使得更多的鈉離子和硫酸根離子進(jìn)行遷移，雙極膜產(chǎn)生的氫離子和氫氧根子更多，從而在更短的時(shí)間提高了氫氧化鈉的濃度。

本發(fā)明的雙極膜電滲析裝置中，極室水箱與位于膜堆一側(cè)的陰極室的陰極室進(jìn)口通過導(dǎo)管相連，極室水箱內(nèi)的極液從膜堆的陰極室進(jìn)口流入位于膜堆一側(cè)的陰極室(防止陰極發(fā)生還原反應(yīng)2H+→2e+H2)，從陰極室出口流出；接著通過導(dǎo)管從位于膜堆另一側(cè)的陽極室的陽極室進(jìn)口流入膜堆的陽極室(防止陽極發(fā)生氧化反應(yīng)4OH →O2+2H2O+4e)，然后從陽極室出口流出，通過循環(huán)泵回流至極室水箱；極液在極室水箱、膜堆的陽極室和陰極室之間循環(huán)。

（發(fā)明人：田秉暉;朱銘;楊敏;羅勝）