[发明专利]电场耦合复合电滤膜选择分离含盐废水中阴阳离子的方法

说明书

本发明公开了一种电场耦合复合电滤膜选择分离含盐废水中阴阳离子的方法，其是将复合阴离子电滤膜、复合阳离子电滤膜与电场耦合后可实现含盐废水中阴离子和阳离子的分离；其中复合阴离子电滤膜由多孔陶瓷层、金属基体层和电化学析氢层组成；复合阳离子电滤膜由多孔陶瓷层、金属基体层和电化学析氧层组成；本发明方法实现了对含盐废水中阴阳离子选择性分离的同时利用水和离子制氢制氧和获取酸碱产品，实现了含盐废水的深度处理和高效资源化利用，该处理工艺简单易控制，分离过程所使用电压为低电压，具有很高的经济效益。

技术领域

本发明涉及含盐废水处理与资源化利用领域，具体为一种电场耦合复合电滤膜选择分离含盐废水中阴阳离子的方法与装置。

背景技术

膜分离是20世纪60年代后迅速崛起的一门多种学科交叉的分离技术，具有高效、节能、操作方便、集成、自动化程度高等优点，已在分离、控制释放、膜反应器和能量转换四个方面广泛应用。根据分离机理和应用范围可将分离膜分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜。

纳滤膜主要具有纳米级孔径、离子选择性、操作压力低等特点，通常具有荷电的纳米微孔结构，离子在带电微孔内进行对流和扩散过程时会受到立体阻碍和静电排斥两方面的作用。虽然有机膜材料一直占主导地位，有诸多优势，但随着膜分离技术的逐渐拓宽，有机分离膜的不耐高温、化学稳定性差、易污染等一些缺点逐渐暴露出来，影响了使用稳定性和分离精确性。相对于有机膜、无机膜作为新兴的分离介质有化学稳定性好、机械强度高、耐高温、抗腐蚀和使用寿命长等优点，以无机膜介质作为分离过程正在逐步发展成一大类绿色环保的高新技术，其主要分为无机陶瓷膜和金属，金属分离膜机械强度高，韧性好，导电性能和传热性能好，易焊接安装和密封，在较高压力下使用不容易变形和损坏，分离膜的使用寿命较长；膜孔径较大，分离效果较差，电化学性能和耐高温腐蚀性较差。

印染、化工、造纸、医药和农药等生产过程中产生大量高浓度含盐废水直接排放将导致水环境污染和资源。高盐度废水的膜法处理中有反渗透、纳滤、电渗析等，具有物料无相变、能耗低、设备简单、操作方便和适应性强等特点，膜法处理还可以对废水中一些有价值的成份进行回收。但是用膜法处理高浓度含盐废水容易造成膜的污染，而现有复合膜耐污染性较差、生产效率较低、膜元件更换频繁及操作运行费用增加，严重制约了膜技术在高盐度废水处理领域中的应用。常规的多效蒸发及机械蒸汽再压缩等处理回收技术存在着能耗高、配套设备多、运行费用高等问题，并且随着日益增长的低碳减排需求和绿氢绿氧制取技术受到广泛关注，常规制氢制氧技术使用的电解液具有较强腐蚀性，无疑增大了药剂、设备运营和维护等各方面的费用。

专利《一种基于超疏水膜的含盐废水处理装置（CN 112174260 A）》提供了一种基于超疏水膜的含盐废水处理装置，包括储水箱、跨膜处、清洁件已及用于驱动清洁件的装置，设备复杂。《一种高盐废水浓缩装置》（211367301U）公开了一种高盐废水浓缩装置，采用反渗透装置截留高盐废水中的无机盐和有机物处理，但高含盐量、成分复杂的含盐废水不利于水及溶解盐的回收利用，增加了投资和运维成本。

发明内容

针对现有含盐废水处理中膜使用寿命低、离子选择分离效果差以及经济效益低等问题，本发明提供了一种能高效选择分离含盐废水中阴阳离子并实现其高效资源化利用的方法，该方法采用复合阴离子电滤膜、复合阳离子电滤膜与电场耦合后实现含盐废水中阴离子和阳离子的分离；其中复合阴离子电滤膜由金属基体层、多孔陶瓷层、电化学析氢层组成；其中复合阳离子电滤膜由金属基体层、多孔陶瓷层、电化学析氢层组成；复合阴离子电滤膜、复合阳离子电滤膜与电源负正极连接。

本发明复合阳/阴离子电滤膜具有良好的化学稳定性能和导电性能，抗污染能力强，其中导电性能主要由中间的金属基体层提供，致密微孔电化学析氢/氧层具有催化水电解的功能。将电场耦合上述复合电滤膜实现对含盐废水中阴阳离子选择性分离的同时利用水和离子制氢制氧和获取酸碱产品，实现含盐废水的深度处理和高效资源化利用，该处理工艺简单易控制，具有很高的经济效益。