双极膜电渗析的平衡问题

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双极膜电渗析系统盐与水的平衡相对于常规电渗析而言，要复杂一些。

这次讲解主要是针对于 无机盐制备转化成酸和碱 的系统。

计算前的核心要点

（1）双极膜电渗析的核心作用：盐制酸、碱；

（2）核心的两个性能参数：酸碱的浓度、膜的透水性；

（3）双极膜电渗析常规都按满负荷的参数运行设计，系统出水稀盐水的浓度一般控制在0.5-0.9个当量；

（4）离子守恒、盐平衡、水平衡等多方向推进；

（5）既要放眼于全局，也要着眼于单个过程；

（6）附各双极膜产品性能测试结果，源于膜工业协会官网提供的数据：

100%转化系统--案例讲解

案例1： 水量20m3/h， 进水TDS=170g/L，盐分为硫酸钠；

出水要求：NaOH浓度70g/L；硫酸浓度90g/L；水回用标准：电导率≤10us/cm。

计算1：双极膜+膜浓缩系统

（1）钠离子平衡： 20*170/ 71 =X*70/40；

（2）硫酸根平衡：20*170/142=Y*90/98；

因此可得X=27.36m3/h ；Y=26.07m3/h 。

系统的产碱能力：1.92t/h ; 产酸能力：2.35t/h。结合计算前的核心要点中第6点初步可得膜面积：约2800m2；双极膜系统碱室迁移水量：3.94m3/h；双极膜系统酸室迁移水量：约3.94m3/h。

由于W=X+Y-3.94-3.94；因此可得：W=45.55 m3/h 。

由系统整体水平衡可知：20+W=X+Y+Z；因此可得Z=12.12m3/h。

上述中的A、B参数按系统稳定性及设计要求，结合计算前的核心要点，合理设定A=170g/L，B=50g/L。

膜浓缩系统的细分工艺组合较多，可以根据需求选择，因此针对于膜浓缩系统，可得以下平衡：

（3）水平衡：D=C+Z；

（4）盐平衡：50*D=170*C；

因此可得C=5.05m3/h ；D=17.17m3/h 。综合上述参数，最终得到以下平衡：

针对于系统回用的这一部分水（电导率≤10us/cm），可以用于双极膜系统的酸、碱补水。

部分转化系统--案例讲解

案例2： 水量20m3/h， 进水TDS=170g/L，盐分为硫酸钠；

出水要求：NaOH浓度70g/L；硫酸浓度90g/L；稀盐水直接回用。

计算2：双极膜系统

同理，在没有特殊要求的情况下，A可以合理设定，如A=50g/L。

（1）钠离子平衡：

20*170/71-50*Z/71=X*70/40；

（2）硫酸根平衡：

20*170/142-50*Z/142=Y*90/98；

（3）系统迁移水量：

20000-1000Z=70X/40*82+90Y/49*82；

因此可得：X=21.86m3/h ；Y=21.86m3/h ，Z=13.73m3/h

（4）整体水平衡：20+W=X+Y+Z；

因此可得W=37.45m3/h。 综合上述参数，最终得到以下平衡：

最后的话

（1）明确双极膜系统出水的 回用要求 ：稀盐水、酸、碱；

（2）了解各双极膜的产品特点及相关基础数据（建议咨询厂家）；

（3）整体工艺系统内水循环或套用，用合理设定+单个平衡来计算；

（4）参数没有绝对，合理的设定，带来更优的系统配置（投资成本、运行成本）。