在鋼鐵、金屬加工等行業(yè),廢酸系統往往還混有其它重金屬離子雜質(zhì),擴散滲析在實(shí)現酸回收的同時(shí),還能實(shí)現大部分金屬離子的截留,可以得到純度相對較高的酸液,滿(mǎn)足回用標準。
擴散滲析回收酸系統靠膜性能和濃度差實(shí)現酸的回收,系統配套簡(jiǎn)單,常壓運行、運行成本非常低,主要為輸送泵的能耗費用。
擴散滲析是利用半透膜或選擇透過(guò)性離子交換膜使溶液中的溶質(zhì)由高濃度一側通過(guò)膜向低濃度一側遷移的過(guò)程。擴散滲析回收廢酸:用一張陰離子均相膜隔開(kāi)成滲析室和擴散室,采用逆流操作,在陰離子均相膜的兩側分別通入廢酸液及接受液(自來(lái)水)時(shí),廢酸液側的酸及其鹽的濃度遠高于水的一側,根據擴散滲析原理,由于濃度梯度的存在,廢酸及其鹽類(lèi)有向擴散室滲透的趨勢,但膜對陰離子具有選擇透過(guò)性,故在濃度差的作用下,廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過(guò)膜孔道進(jìn)入水的一側。同時(shí)根據電中性要求,也會(huì )夾帶陽(yáng)離子。由于H+的水化半徑比較小,電荷較少;而金屬鹽的水化離子半徑較大,電荷較多,因此H+會(huì )優(yōu)先通過(guò)膜,這樣廢液中的酸就會(huì )被分離出來(lái)。同理可以回收廢堿。
將擴散滲析陽(yáng)膜、滲析室隔板以及擴散室隔板按一定順序排列起來(lái),在兩側放置配水板并用夾緊板夾緊的分離堿的設備。
堿回收擴散滲析過(guò)程以濃差為驅動(dòng)力,利用陽(yáng)離子交換膜對堿的選擇透過(guò)性和對鹽或其它組分的高截留性,實(shí)現溶液中堿與鹽或其它組分的分離,分離出的堿溶液回用于生產(chǎn)工藝。
與傳統的電滲析不同,擴散滲析只用單一的膜,即用陽(yáng)膜分離陰離子(如堿的回收)或用陰膜分離陽(yáng)離子(如酸的回收)。這里以陰膜進(jìn)行酸回收為例介紹擴散滲析的原理。一張陰膜隔開(kāi)的兩室中,分別通入廢酸液及接收液(自來(lái)水),廢酸液側的硫酸及其鹽的濃度遠高于水的一側,因此由于濃度梯度的存在,廢酸及其鹽類(lèi)有向接收液室滲透的趨勢,但由于膜的選擇透過(guò)性,它不會(huì )讓每種離子以均等的機會(huì )通過(guò)。
首先陰離子膜骨架本身帶正電荷,在溶液中具有吸引帶負電水化離子而排斥帶正電荷水化離子的特性,故在濃度差的作用下,廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過(guò)膜孔道進(jìn)入水的一側。同時(shí)根據電中性要求,也會(huì )夾帶正電荷的離子。由于H+的水化半徑比較小,電荷較少;而金屬鹽的水化離子半徑較大,又是高價(jià)的,因此質(zhì)子會(huì )優(yōu)先通過(guò)陰膜,這樣廢液中的酸就會(huì )被分離出來(lái)。如果一定數量的上述單元組合在一起,就構成了擴散滲析器,平板式擴散滲析器與電滲析基本相同,只是擴散滲析器不需要電極。