响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水

Posted 2023-01-13 电渗析

篇首语：知识的价值不在于占有，而在于使用。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：采用电渗析器处理过滤的褐藻酸钠废水，褐藻酸钠废水初始水质如下：Ca2+（56 mg/L）、Cl-（1 808 mg/L）、电导率（7.24 mS/cm）。处理目标值如下：Ca2+（60 mg/L）、Cl-（300 mg/L）、电导率（2.50 mS/cm）。运用Design-Expert分析软件，采用Box-Behnken的中心组合设计方法，研究了流量、电压及淡水浓水体积比及其交互作用对直流电耗的影响。建立了电渗析处理褐藻酸钠废水的二次多项数学模型，并以电渗析的直流电耗为响应值做响应面，确定电渗析处理褐藻酸钠废水的最佳工艺条件为：流量200 L/h、电压40 V、淡水浓水体积比1：1。在此条件下电渗析的直流电耗最小为0.45 kWh/kg，电渗析器处理后的水质如下：Ca2+（56 mg/L）、Cl-（259 mg/L）、电导率（2.00 mS/cm），达到处理目标。

褐藻酸钠广泛应用于印染、食品、医药、化工和农业等领域，该行业又是耗水量较大的一类企业。据统计，每生产1t褐藻酸钠需消耗自来水约1*103t，排放废水800t，造成了可利用水资源的严重浪费。在生产褐藻酸钠的工艺中，钙化凝析工艺废水中无机盐浓度较高，约占褐藻酸钠加工废水排放量的70%左右，是一种主要的废水源。褐藻酸钠生产废水中主要含有多糖、甲醛、纤维素、蛋白质和色素等有机物，同时含有大量的无机盐，若不加处理直接排放，会对近海海域及周边的陆地环境造成一定的污染，不仅会引起水体恶化，影响水产资源和水产养殖业，甚至会危害人体健康。

电渗析是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使带电离子从水溶液和其他不带电组分中分离出来的一种电膜分离过程，已在各种天然水净化、海水浓缩制盐、废水处理等行业中得到广泛应用。采用电渗析法将褐藻酸钠废水中的杂质离子（如Na+、Ca2+、Cl-等）进行分离浓缩，淡室得到淡水经过其他工艺处理，处理后水质达到工业水指标要求，水资源得到回收利用，降低工业水消耗问题。本文采用电渗析装置，利用响应面法优化废水处理的最佳工艺条件，选取运行电压、淡水室和浓水室的体积比、流量3个因素进行Box-Behnken中心组合设计，优化得到电渗析器直流电耗最小的工艺条件，为电渗析装置在褐藻酸钠废水的回收利用提供一定的理论参考。。

1实验部分

1.1材料和仪器

实验所用褐藻酸钠废水由某公司提供，该废水经沉降处理后进行实验。

DSA-V-1型电渗析特种电驱动膜分离器：江苏日泰环保工程有限公司。

DDS-307A电导率仪'上海精密科学仪器有限公司。

1.2实验装置

实验所用电渗析器由江苏日泰环保工程有限公司生产，由主机、整流器、加药系统、清洗系统和PLC控制系统等组成。电渗析器组装方式为一级二段，由阴、阳离子交换膜、隔板（厚0.9mm）、钛涂钌电极及夹紧装置等组成。电渗析器处理料液的实验原理如图1所示。当向隔室通入盐水后，在直流电场作用下，Na+向阴极迁移，Cl-向阳极迁移，但由于离子交换膜的选择透过性，而使淡室中的盐水淡化，浓室中盐水被浓缩，实现脱盐目的。

详情请点击下载附件：响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水