[發明專利]一種不對稱雙極膜電滲析裝置和制備酸堿的方法

在審

• 申請號: 202210620908.7
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114849478A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 徐銅文;符蓉;汪耀明;蔣晨嘯
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01D61/46
• 分類號: B01D61/46;B01D61/44;B01D61/52;B01D61/54
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種不對稱雙極膜電滲析裝置，包括若干個重復單元組成的膜堆，所述重復單元由依次疊加的第一雙極膜、第一墊片、第一流道隔網、陽離子交換膜、第二流道隔網、陰離子交換膜、第三流道隔網、第二墊片和第二雙極膜組成；所述第一墊片用于調整所述第一雙極膜的有效面積，所述第二墊片用于調整所述第二雙極膜的有效面積。本申請還提供了一種利用不對稱雙極膜電滲析裝置制備酸堿的方法。本申請可調整雙極膜的有效面積，由此可達到調節雙極膜中的水分解和減少經濟成本的目的；本發明的方法操作簡單，且成本較低，比傳統的雙極膜電滲析制備酸堿技術更具經濟競爭力，為雙極膜電滲析的工業化發展提出了新的思路。

技術領域

本發明涉及無機酸堿技術領域，尤其涉及一種不對稱雙極膜電滲析裝置和制備酸堿的方法。

背景技術

雙極膜電滲析是一種集鹽分離和資源化為一體的電膜工藝，其綜合了雙極膜中的強水分解和常規電滲析中的定向離子遷移功能。雙極膜電滲析是基于常規電滲析開發的，但結合了雙極膜中加速水離解的優點。通過利用電滲析的鹽遷移功能和雙極膜中水分解的H⁺和OH^-的連續供應，雙極膜電滲析能夠在不添加其他化學試劑的情況下將鹽轉化為相應的酸和堿。因此，雙極膜電滲析引起了極大的關注，并被廣泛應用于從酸堿生產、清潔生產、環境保護到能源儲存和轉換的各個工業領域。

迄今為止，雙極膜電滲析的主要工業應用集中在從鹽中生產酸和堿。各種無機鹽，如Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaNO₃、Na₃PO₄和NaCl，它們通常由上游工序產生，也是高鹽工業廢水、廢水滲透物、反滲透(RO)濃縮水流等的主要成分，可以通過廢水開采后實施雙極膜電滲析將它們轉化為高附加值的酸堿。例如，公開號為CN103508521A的中國專利提供了高鹽廢水的資源化處理方法，利用雙極膜電滲析不僅實現高于98％的水回收率，并且能夠獲得可供上游工序回用的酸堿產品。公開號為CN107381886B的中國專利通過反滲透-納濾-化學軟化-鈉樹脂軟化-雙極膜電滲析，提供了一種反滲透濃水近零排放的方法，實現了最大化濃水回收利用，并產出副產酸、堿與多價離子沉降物，實現了資源化。此外，國外文獻(Integrationof monopolar and bipolar electrodialysis for valorization of seawater reverseosmosis desalination brines:Production of strong acid and base，Desalination，398(2016)87-97)采用雙極膜電滲析將海水淡化鹽水(60g/L NaCl)轉化為2.14mol/L氫氧化鈉和1.99mol/L鹽酸。文獻(Selectrodialysis with bipolar membrane for thereclamation of concentrated brine from RO plant，Desalination，442(2018)8-15)結合雙極膜和單價選擇性離子交換膜對RO濃鹽水進行脫鹽，選擇性地再生一價離子并同時產生酸堿。以往的研究已經充分證明：雙極膜電滲析對于傳統制造工藝的升級和循環經濟的采用是非常有前景的技術。