扩散渗析

水与废水物化处理的原理与工艺

扩散渗析是指利用离子交换膜将浓度不同的进料液和接受液隔开，溶质从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时，渗析过程即停止进行。浓度差是渗析的推动力。在渗析过程中进料液和接受液一般是逆向流动的。

原理

扩散渗析主要用于酸、碱的回收。在碱性条件下，可使用阳离子交换膜(阳膜)从盐溶液中回收烧碱；在酸性条件下，可使用阴离子交换膜(阴膜)从盐溶液中回收酸。扩散渗析用于酸、碱回收，不消耗能量，回收率可达_70%～90%，但不能将它们浓缩。

溶液中回收废酸为例进一步阐述扩散渗析的过程，如图1：扩散渗析示意图所示。回收酸需采用阴膜，阴膜带正电，允许SO42-通过。在浓度差推动下，原液室中的SO42-向回收室的水中扩散渗析。除本身带电外，离子交换膜孔道具有一定大小，因此还有“分子筛”的作用。当SO42-向回收室迁移时，也会夹带H+及Fe2+过去，但因为H+小于Fe2+，H+随SO42-渗析过去，而大部分Fe2+被阻挡。同时回收室中OH-离子浓度比原液室中的高，通过阴膜进入原液室，与原液室中的H+离子结合成水。结果从回收室流出的是硫酸，从原液室流出的是FeSO42-残液。用扩散渗析法回收硫酸，只有原废水硫酸浓度大于10%时，才有实用价值。

离子交换膜

扩散渗析不同于电渗析，它不需要外加直流电场，而是仅靠膜两侧溶液的浓度差为推动力。离子交换膜扩散渗析是利用离子交换膜的选择透过性这一特性而实现物质分离的。由于扩散渗析不需要外加电场，因此，扩散渗析装置省掉了电极室，使装置更加简单。扩散渗析的优点是不需外加能量，但不足之处是分离速度慢，这是由溶质的扩散系数不大和一般浓度差很小造成的。

美国最早采用阴离子交换膜作隔膜的扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的废酸。上海硅钢片厂于20世纪70年代将该法用于该厂的钢铁酸洗废液回收硫酸。所用的阴离子交换膜为S-203阴膜(一种无交联的聚砜季铵型阴膜)。20世纪80年代，扩散渗析法用于稀土元素的分离并回收盐酸。四川晨光化工研究院于20世纪80年代开发成功D型阴膜和扩散装置，用于甘肃一家稀土公司的酸回收。20世纪80年代末，陈儒庆和葛道才等研制成功KS-1型阴膜，专门用于扩散渗析稀土分离和回收盐酸，其动态扩散原理膜堆装置类似于电渗析器结构，但无电极，隔板材料为无回路聚丙烯编织网。扩散渗析方式是采用稀土酸液和水逆流方式运行．结果达到酸和稀土基本上完全分离。

近年来，唐建军等也采用扩散渗析法从稀土酸废液中回收硫酸，取得较好的效果。该技术在国内已得到工业应用。我国山东天维膜技术有限公司开发了另一条制备扩散渗析膜的路线，其路线是特定结构的聚合物经溶解，接着苯环溴化，甲基溴化，浸涂，胺化交联．最后成膜，经后处理后保存。

扩散渗析的应用

扩散渗析具有设备简单、投资少、基本不耗电等优点，可用于：①从冶金工业的金属处理废液中回收硫酸或盐酸；②从浓硫酸法木材糖化液中回收硫酸；③从粘胶纤维工业的碎木浆料处理液中回收氢氧化钠；④从离子交换树脂装置的再生废液中回收酸、碱等。在工业上应用较多的是钢铁酸洗废液的回收处理。钢铁酸洗废液一般含10%左右的硫酸和12%～22%的硫酸亚铁。

某五金厂采用扩散渗析法从酸洗钢材废液中回收硫酸。原废酸液含硫酸60～80g/L，硫酸亚铁150～200g/L。经扩散渗析法处理，酸回收率达70%，回收的酸液含硫酸42～56g/L，硫酸亚铁<15g/L．。全部设备投资在两年内由回收的硫酸和硫酸亚铁的收入偿还。

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