化学实验报告.ppt

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1、离子膜电渗析分离碱性料液目录Contents研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望过渡页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望4/27背景和意义铝生产过程产生的氧化铝碱性料液的传统处理方法如萃取法、酸碱中和法、蒸发法等对于设备的要求高，效率低。铝的冶炼过程中会产生大量的碱性废水，碱性废水会污染地表水，影响生态平衡，同时也会造成土壤的污染。碱性废水中往往会含有大量碱液和少量金属离子，如果不经过处理就直接排放，造成大量可利用资源的浪费。将电渗析技术应用于提取氧化铝碱性料液中的碱液工段，不仅可以分离出碱液，还可以将提

2、取出来物质使用于下一工序，不仅节约成本，也具有很好的环保效益。意义背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望5/27电渗析的定义和作用是以电位差为驱动力的膜分离过程，能够有效地分离溶液中阴、阳离子，从而实现料液的分离。可以实现对溶液的浓缩、提纯、精制以及淡化。过渡页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望7/27国内外研究进展针对氧化铝生产中生成的赤泥废液，有相关文献报道，进行废碱液的回收。但是对碱性料液的处理，报道较少！国外有相关专利报道，针对铝或铝合金用氢氧化钠进行蚀刻后产生的碱性废液，用电解电渗析方法进行碱和铝等的回收

3、。该法在回收过程中极易产生氢氧化铝等沉淀，会对膜产生污染，同时，该操作过程为间歇不连续的，不利于实际生产。VS过渡页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望9/27实验方案设计四种不同的电渗析膜堆，在恒定电流和料液浓度的情况下，考察分离NaOH+Na(AlOH)4料液的能力，优选出一种膜堆，再考察工作时间对分离能力的影响在优化后的条件下进行连续性分离操作，共连续回收10次，考察膜在分离过程中的稳定性最后，先将膜在料液中分别浸泡3天、7天、14天，再进行料液的分离，研究腐蚀时间对膜性能的影响。10/271.实验装置背景与意义研究进展

4、方法、结果与讨论结论总结与展望实验条件1.阳膜（FSB膜），阴膜（AM-QP-30膜）；2.运行时间4h，电流密度350mA/cm2电极液（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膜堆的设计Model 1Model 4三重复单元Model 3二重复单元Model 2背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望12/27实验结果OH-和Al(OH)4-浓度随时间变化曲线图OH-、Al(OH)4-、k随膜堆变化曲线图分析1.从Model1到Model4

5、，碱回收量逐渐增大 ；2.随着重复单元数增加，偏铝酸根离子浓度增加较为明显 ；1.随着重复单元数增加，OH-的回收率和铝泄漏率都逐渐增加；对Model4铝泄漏率过大不利于实际生产；2.k下降较为明显。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望13/27不同膜堆电压值-时间变化曲线电流效率、能耗值与膜堆之间关系图分析电压下降的原因是回收室离子浓度增加，电导率增加以及膜堆中温度有一定的升高。1.单重复单元的膜堆能耗均较高；2.随着重复单元数增加，能耗下降比较明显；背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望优选膜堆为Model4，考虑到铝泄漏率不能够太高，考察运行时间的影响。从Model

6、1到Model4，膜的数量分别为3、4、5、7，因此膜堆的电阻也增加，所以电压曲线逐渐上升；T (min) OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗能耗（kWh/kg）电流效率电流效率（%）18063.413.98.98.7571.121066.718.679.5064.124072.523.669.8561.0随着时间的增加，OH- ，Al(OH)4-和能耗均逐渐增加，其中Al(OH)4-增加较为明显，k和电流效率有所下降，综合考虑，建议运行时间为180分钟。运行时间对膜堆4的影响14/27背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望15/271.阳膜为FSB和阴膜为AM-QP-3

7、0膜2.膜堆为Model 43.运行次数为10次，每次运行时间均为180分钟4.电流密度为350mA/cm2。Cr,OH-、Cr, Al(OH)4-随时间变化曲线图电压值随时间变化曲线图分析1.回收室碱的浓度及偏铝酸根离子的浓度变化趋势基本一致，2.电压值比较稳定，随着运行次数的增加仅有微弱的上升，原因可能是膜受到轻微的污染。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望2.连续分离实验：2.1 实验I16/27AM-QP-30阴膜更换为FQB阴膜，其余条件不变。Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-随时间变化曲线电压值随时间变化曲线分析背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望1.回收

8、室碱的浓度及偏铝酸根离子的浓度变化趋势基本一致，2.电压曲线随运行次数的增加有明显上升，可能原因是FQB阴膜受到腐蚀比较严重。2.2 实验II：实验组数实验组数 OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗（能耗（kWh/kg） 电流效率（电流效率（%）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背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望实验I阴膜为AM-QP-30膜实

9、验组数实验组数 OH- (%) Al(OH)4- (%)k能耗（能耗（kWh/kg） 电流效率（电流效率（%）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-稳定在一定的范围，k没有明显减小，能耗有所升高，电流效率有所减小。可能原因是膜受到污染。两者碱回收率相差不大，实验II中的Al(OH)4-明显大于I中，k小于1中，能耗高于实验1，电流效率也有所下降。因此，AM-

10、QP-30膜的性能优于FQB膜。18/27背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望实验II阴膜为FQB膜19/27连续实验膜污染研究AM-QP-30和FQB阴膜实验前后扫描电镜图AM-QP-30膜进行分离实验前AM-QP-30膜进行分离实验后FQB膜进行分离实验前FQB膜进行分离实验后分析进行分离实验后膜的表面有沉淀析出，原因是料液中偏铝酸根离子水解生成Al(OH)3沉淀。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望解决办法：实验结束后向装置中通入稀酸除去沉淀！20/273.1 质量损失率分析质量损失率随腐蚀时间变化曲线分析随着腐蚀时间增加，两种膜的质量损失率增加，但是FQB膜损失

11、率更高，在三天时达到40%以上，明显高于AM-QP-30膜，说明AM-QP-30膜更耐腐蚀。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望3.腐蚀时间对膜的影响21/27扫描电镜分析AM-QP-30膜腐蚀3天后AM-QP-30膜腐蚀7天后AM-QP-30膜腐蚀14天后FQB膜腐蚀3天后分析AM-QP-30膜腐蚀3天后，膜表面没有明显变化，腐蚀7天后表面变得轻微粗糙，原因是膜表面有掉料现象；14天后掉料较严重，膜表面更加粗糙，说明膜受到较严重的腐蚀；FQB腐蚀3天后，膜表面出现了许多小孔，说明膜受到较严重腐蚀。因此AM-QP-30膜更加耐腐蚀。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望可

12、否将膜应用于可否将膜应用于EDED实验？实验？22/27实验结果分析Cr,OH-，Cr,Al(OH)4-随时间变化曲线图电压值随时间变化曲线图分析1.分离效率没有明显差异，说明膜具有较好的耐腐蚀性；2.腐蚀时间越长，电压值越小。腐蚀3天的电压曲线与未腐蚀的膜的电压曲线基本一致，随着腐蚀增加，电压曲线有所下降，原因是膜受到腐蚀，有掉料现象出现，膜变薄，面电阻减小，但是，如果膜腐蚀足够严重，将会严重影响膜的性能，如在实验中会产生正渗透现象。背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望过渡页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望24/27实验结论膜堆构型对电渗析过程影响不同，重复单元增加效果较好；重复单元数多的Model 4分离效果比其他膜堆好；AM-QP-30膜比FQB膜更加耐腐蚀，分离效果更好；电渗析分离受膜的腐蚀时间、电流大小以及运行时间等多个因素的影响。过渡页研究背景与意义研究进展实验方法、结果与讨论结论总结与展望背景与意义研究进展方法、结果与讨论结论总结与展望26/27提高膜的选择性；提高碱的回收率；降低能源消耗值。欢迎提问Thank you