电渗析法海水浓缩制盐

电渗析法海水浓缩制盐

电渗析浓缩海水—蒸发结晶制取食盐是目前电渗析处于第二位的应用。由于该工艺占地面积少，不受气候条件的影响，且产品纯度高，30多年来经济和技术指标取得了很大进展。日本在上世纪60年代末，电渗析浓缩卤水的浓度为170g/L，吨盐耗电为350kW·h；至目前，卤水浓度可达200g/L，吨盐耗电降到150kW·h。据称极限耗电指标为吨盐120kW·h。现在日本用电渗析法年产食盐150万吨，其他国家产40万吨。

1、生产流程：制盐的整体系统包括：海水引入和过滤、电渗析、多效蒸发结晶，盐包装和干燥及公用设备（发电机、蒸汽轮机和锅炉等）。电渗析器和其他设备的耗电由涡轮发电机提供，该发电机由锅炉产生的高压蒸汽推动。从涡轮排出的低压废蒸汽可为电渗析器产生的浓缩液的蒸发供热。生产流程图如下：

公用设备

制盐工厂生产流程示意图

2、电渗析器：

Asahi Chemical，Asahi Glass以及Tokuyama是日本三家生产制盐用电渗析器的公司。海水浓缩用电渗析器采用钛镀铂或钛镀钌电极。隔室的浓、淡水流量比大约1：5，减少膜堆漏电是设计的关键，目前倾向于全部以压滤式电渗析

3、操作参数：

操作电流密度增加，浓缩浓度提高，但随着操作电压的提高，使耗电量增大。实际运行的压滤式电渗析器的操作电流密度为30～35mA/cm2，水槽式为20mA/cm2。温度同样影响浓度与耗电指标，温度升高，膜和溶液的电导增大，溶液粘度降低，在相同操作电流密度下电压降低，这都对降低耗电有利；但随着温度升高，电解质和水的浓差扩散系数急剧上升，影响了浓缩效率，所以适宜的操作温度为30～40℃。

4、离子交换膜：

膜堆中膜的电阻占了较大的部分，因此要求离子交换膜具有较低的电阻，并要求有较高的选择透过性。阴离子交换膜有两种类型：一种是4－乙烯吡啶和二乙烯苯的共聚物，另一种是氯甲基苯乙烯与二乙烯苯共聚物。氯甲基基团用胺试剂处理。阳离子交换膜的结构是苯乙烯－磺酸盐和二乙烯苯的共聚。

由于多价离子如Ca2+、SO42－等在浓室易于沉淀结垢阻碍过程继续进行，而且多价离子的迁移，使Na+、Cl－离子迁移相应减少，因此对电渗析海水制盐要求膜对单价离子有较好选择透过性。通过将带有不同电荷的电解质加到渗析室膜表面的方法，解决了膜对多价离子的阻挡问题。

5、离子交换膜技术研究动向：

1997年，日本废除实行90余年的盐业专卖制度。面临激烈的市场竞争，迫使日本离子交换膜电渗析浓缩制盐技术必须革新。首先改进离子交换膜，研制成一价离子选择透过性更高、适应更高浓度、电阻更低的新型海水浓缩用膜。在电渗析装置方面，把作为流水通道的隔板变薄，装置更大型化。加强原水过滤（微滤），不使悬浮物在膜面积累。这样达到了提高食盐质量、降低能耗的综合效果。目前，可浓缩海水达200g/L，能耗在150kW·h/吨以下。今后规划调整生产结构，把浓缩海水直接用于氯碱工业，不再经过干盐再溶解的耗能工序。