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膜分离在小苏打母液循环利用中的实验研究

作　者: 董鹏宇
导　师: 周俊波
学　校: 北京化工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 纳滤 天然碱 小苏打母液 盐碱分离
分类号: TQ114.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


以天然碱为原料生产加工小苏打比合成法更具有竞争优势,其小苏打母液循环使用时,随着母液中碱被提取出来,盐分不断累积,不仅影响碱矿的回采率和利用率,使得小苏打产品质量下降,尤其产品异常结晶会严重影响生产设备的安全运行,而且部分有用的碱成分随小苏打母液排掉,会导致资源浪费和环境污染,因此需要对小苏打母液进行盐碱分离处理。目前国内盐碱分离的基本原理是利用无机盐溶解度随温度变化的特性进行盐碱分离,具体来说就是根据碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠在不同温度下溶解度的差异,利用含盐碱液体系相图选择较优参数进行盐碱分离。考虑到盐碱分离效果和工艺建立的经济性等因素,本课题拟采用膜分离技术处理小苏打母液,根据纳滤膜对不同价态离子的选择透过性来实现盐碱分离。本文研究了纳滤膜分离的方法对过滤、离心母液脱盐,并回收碳酸钠、碳酸氢钠的可行性,探索采用天然碱生产小苏打过程中新的盐碱分离技术。实验首先针对纳滤膜分离的方法,研究了不同操作压力、不同操作温度及不同的运行时间等操作因素对纳滤膜盐碱分离效果影响,筛选出盐碱分离性能较好且较为适合工艺化的纳滤膜。然后进行了小苏打母液盐碱分离的现场实验,分析和总结纳滤工艺过程中各项参数的变化规律,检验了纳滤工艺装置对实际生产所产生的含盐碱液的盐碱分离效果。实验结果表明采用纳滤膜工艺装置进行盐碱分离是可行的,氯化钠透过率和碳酸钠截留率基本在80%以上,达到了课题要求,其中科氏膜的盐碱分离效果更为优越。同时,本文还确定了纳滤工艺装置的较优操作条件范围,研究了过程参数的变化规律,可作为下一步工业化设计和运行的参考。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-20
  1.1 天然碱工业概述  14-15
  1.2 氯化钠对天然碱生产和加工的影响  15-16
    1.2.1 天然碱中的NaCl成分简述  15-16
    1.2.2 高含盐量对天然碱生产的影响  16
  1.3 国内外天然碱生产小苏打过程中盐碱分离现状  16-18
  1.4 本课题的研究内容、目的及意义  18-20
第二章 纳滤膜分离技术  20-30
  2.1 膜分离技术概述  20-21
  2.2 纳滤膜简介  21-22
  2.3 纳滤膜分离特征  22-23
  2.4 纳滤膜分离机理及模型  23-26
    2.4.1 纳滤膜的分离机理  23-25
    2.4.2 纳滤膜的传质模型  25-26
  2.5 纳滤膜的制备  26-27
  2.6 纳滤膜组件与装置  27-30
第三章 实验仪器及实验分析技术  30-40
  3.1 实验原料及试剂  30
    3.1.1 实验试剂  30
    3.1.2 实验用纳滤膜  30
  3.2 实验仪器及装置  30-34
    3.2.1 实验用膜元件  32
    3.2.2 测试用CIC型离子色谱仪  32-34
  3.3 实验分析  34-37
    3.3.1 氯化钠的测定方法  34-36
    3.3.2 Na_2CO_3和NaHCO_3的测定方法  36-37
  3.4 纳滤膜盐碱分离性能指标  37-40
    3.4.1 Na_2CO_3截留率和NaCl透过率  37-38
    3.4.2 膜通量计算  38-40
第四章 操作因素对纳滤工艺装置分离性能的影响  40-48
  4.1 实验方案与实验步骤  40
  4.2 压力对纳滤工艺装置分离性能的影响  40-44
    4.2.1 纳滤膜元件的压力降  41
    4.2.2 操作压力对纳滤膜装置的影响  41-44
  4.3 操作温度对纳滤工艺装置分离性能的影响  44
  4.4 操作时间对纳滤工艺装置分离性能的影响  44-46
  4.5 小结  46-48
第五章 小苏打母液盐碱分离实验  48-56
  5.1 盐碱分离实验中纳滤膜的选择  48-49
  5.2 纳滤膜工艺装置现场实验  49-54
    5.2.1 现场实验方法  49
    5.2.2 纳滤工艺过程各项参数分析  49-53
    5.2.3 纳滤工艺装置盐碱分离效果  53-54
  5.3 小结与推论  54-56
第六章 结论与展望  56-58
  6.1 结论  56
  6.2 展望  56-58
参考文献  58-60
致谢  60-62
研究成果及发表的学术论文  62-64
作者和导师简介  64-66
附件  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本无机化学工业 > 氯碱工业 > 纯碱（碳酸钠和碳酸氢钠）工业
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