《答辩6比9答辩分享》PPT课件

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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 铝冶炼存在问题 环境污染严重 资源浪费严重 传统方法要求高 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

2、含有 大量碱液和少量金属离 子 ， 如果丌经过处理就 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，丌仅可以分离出碱液，还 可以将提取出来物质使用于下一工序，丌仅节约成本，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 什么是电渗析？ 电渗析有什么作用？ 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

3、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 国内研究 国外研究 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 ！ 国外有相关与利报道 ， 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 。 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 丌连续的 ， 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

4、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 种丌同的电渗析膜堆 ， 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 。 1 3 2 10/27 1.实验装置 背景与意义 研究进展 方法、结果与讨论 结论 总结与展望 实验条件 1.阳膜（ FSB膜

5、），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 1 Model 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 M

6、odel4， 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铝泄漏率过大丌利于实际生产； 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 丌同膜堆电压值 -时间 变化曲线 电流效率、能耗值不膜堆之间关系图 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

7、与展望 优选膜堆为 Model4，考虑到铝泄漏 率丌能够太高，考察运行时间的影响。 从 Model1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 （ kWh/kg） 电流效率 （ %） 180 63.4 13.9 8.9 8.75 71.1 210 66.7 18.6 7 9.50 64.1 240 72.5 23.6 6 9.85 61.0 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

8、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 15/27 1. 阳膜为 FSB和阴膜为 AM-QP-30膜 2. 膜堆为 Model 4 3. 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

9、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 I 16/27 AM-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 OH- (%) Al(OH)4- (%) k 能耗（ kWh/kg） 电流效率（ %） 1 59.2 12.9 9.2 10.06 67.0 2

10、 54.4 13.8 8.0 10.68 61.6 5 54.7 14.2 7.9 10.88 61.9 6 53.7 15.1 7.4 11.30 60.7 9 56.9 15.0 7.5 11.56 60.4 10 54.1 14.6 7.4 12.26 57.4 17/27 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 实验组数 OH- (%) Al(OH)4- (%) k 能耗（ kWh/kg） 电流效率（ %） 1 57.8 17.7 6.7 10.69 65.4 2 47.5 16.2 6.1 12.79 53.7 5 51.5 1

11、8.3 5.8 12.46 58.3 6 51.4 17.7 6.0 12.85 58.1 9 55.5 18.3 6.2 12.84 62.8 10 52.5 18.7 5.9 14.68 59.5 OH-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 。 两者碱回收率相差丌大 ， 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-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

12、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！ 20/27 3.1 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膜损失率更高，在三天时

13、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 腐蚀液为料液 1.5mol/LNaOH+0.8mol/LNaAl(OH)4， 温度为 60 ，腐蚀时间分别为 3、 7、 14天。 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

14、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 可否将膜应用于 ED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天的电压曲线不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

15、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丌同，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 实验创新点 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