双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究_史元腾.pdf

文章编号:1009-6094(2023)03-0919-09双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究*史元腾1，张丹丹2，高耀寰2，赵泽盟1，王文东2(1 中煤能源研究院有限责任公司，西安 710054;2 西安交通大学人居环境与建筑工程学院，西安 710049)摘要:选择有效处理技术是实现矿井浓盐水近零排放的关键。采用双极膜电渗析装置，在外加电场的作用下，矿井浓盐水通过电渗析反应制备得到酸碱，考察了膜种类、电流强度、预处理方式、运行模式等操作条件对酸碱产品浓度的影响。结果表明，盐离子含量是影响膜堆电压、产品浓度和电流效率的主要因素。受离子交换容量的影响，Fumasep 进口组合膜的酸碱产率在相同条件下低于 JQ 国产组合膜。在间歇式反应中，设定电流强度为 4 A，采用国产组合膜电渗析反应 4 h 后，酸碱产品质量分数分别达到 4.7%、5.7%，可回用于 pH 值调节、化学清洗等生产过程。在矿井浓盐水脱盐处理和循环利用的基础上，实现了盐分的资源化利用，工艺运行成本约 159.03 元/t 的酸碱产品，收益约为 177.42 元/t。关键词:环境工程学;电渗析;矿井浓盐水;酸碱;资源化中图分类号:X703.1文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2022.0145*收稿日期:2022 01 25作者简介:史元腾，工程师，从事矿井水资源化利用研究，shi125136 ;王文东(通信作者)，教授，从事水和废水污染控制研究，wdwangxjtu edu cn。基金项目:西安交通大学基本科研业务费专项科研项目(xxj042020002)0引言矿井浓盐水是煤矿开采过程中产生的矿井水经过脱盐段反渗透处理后的浓盐水。仅 2019 年我国就产生 71 亿 m3矿井水，其中 Na+、Ca2+、Cl、SO2 4等离子质量浓度较高，矿化度可达 1 000 4 000mg/L，个别甚至高达 40 000 mg/L 以上，直排会对生态环境带来危害，包括地表水体污染(含盐量增加)、土壤盐碱化、地表植被减少、浅地表地下水污染等1 5。此外，我国 70%以上的煤炭资源都分布在晋、陕、新、蒙等缺水地区，大量煤炭开采活动进一步加剧了这些地区的缺水现状3 4，6 8。现阶段矿井水处理工艺有蒸馏法、离子交换法、膜分 离 法 和 生 物 处 理 法 等1 2，7 13。2004 年，Turek14 首次采用传统电渗析对矿井水进行脱盐浓缩处理，提高了结晶阶段的盐回收率。此后，有学者陆续提出利用新能源驱动电渗析脱盐并产水15、耦合的反渗透和纳滤16 等方法进行盐水分离，但并未从资源化的角度去挖掘浓盐水处理的潜力。当前一些矿区对浓盐水进行浓缩结晶处理，使产水回收率达到 95%以上，剩余混盐进行分盐处理，最后将结晶盐作为工业盐出售，实现矿井水的全部资源化利用17 18，但存在处理成本较高、系统抗冲击能力差等问题，最终产生的结晶盐纯度不达标，虽然价格低廉，但销路不畅。1956 年，Frilette19 发现电渗析膜上的钙镁结垢与膜表面水解离有关，创造性地提出利用双极膜(BPM)促进膜中水解离。在此基础上发展得到的双极膜电渗析(BMED)技术，可将盐水中的阴阳离子与界面亲水层解离产生的 H+和 OH结合为相应的酸碱，使得脱盐与资源化利用同步进行20 22。本文采用双极膜电渗析对工业现场反渗透二次浓缩后的浓缩液(以下简称“矿井浓盐水”)进行资源化试验研究，考察电流强度、膜种类、预处理方式、运行模式等试验条件对制备酸碱的影响，探讨双极膜电渗析在矿井浓盐水资源化利用工艺中的效果与可行性。国内在矿井浓盐水制酸碱方面的研究甚少，本文拟在解决浓盐水处理困难、处理成本高等问题的同时，以期实现酸碱的资源化回收利用、符合清洁低碳生产得目标，使之具有重要理论意义和推广应用前景。1试验1.1仪器、材料与试剂试验 所 使 用 的 仪 器 型 号:KEITHLEY 2460SourceMeter 源表、WANPTEK NPS 605 W 直流电源、金秋环保双极膜电渗析设备、VICTO 70 C 万用表、YSI EcoSense EC 300 A 型电导率测量仪。试验所使用的试剂:无水硫酸钠(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司;氯化钠(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司;盐酸(分析纯)，成都市科隆化学品有限公司;氢氧化钠(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司;酚酞(指示剂)，天津市科密欧化学试剂有限公司;氯化钡(分析纯)，天津市北联精细化学品开发有限公司;甲基红(分析纯)，天津市天新精细化工开发中心;去离子水(电导率 22.5 S/cm)，试验室自制。试验所使用的膜型号:JQ C81 国产阳膜、JQ A81 国产阴膜、JQ AC91 国产双极膜均购自金华市919第 23 卷第 3 期2023 年 3 月安全 与 环 境 学 报Journal of Safety and EnvironmentVol 23No 3Mar，2023金秋环保水处理有限公司;Fumasep fkb pk130 进口阳膜、Fumasep fab pk130 进口阴膜、Fumasep fbm pk进口双极膜均购自德国 Fumatech 公司，见表 1。试验原水:探索最佳试验条件所用原水为模拟矿井浓盐水(105 g/L 氯化钠溶液);在探讨不同预处理技术对制酸碱的影响所采用的原水为内蒙古某煤矿水处理项目二次浓缩段反渗透矿井浓盐水，其总溶解性固体(TDS)质量浓度为 41.38 g/L，Cl、Na+、SO2 4等离子质量浓度较高，主要水质指标检测结果，见表 2。表 1膜的性能参数Table 1Performance parameters of membrane类型型号厚度/mm交换容量/(mmolg1干膜)含水量/%面电阻/(cm2)迁移数/%国产阳膜JQ C810.16 0.232.0 2.935 431 395 99国产阴膜JQ A810.16 0.231.8 2.224 304 890 95国产双极膜JQ AC910.16 0.23阳面 1.4 1.8阴面 0.7 1.135 400.9 1.6进口阳膜Fumasep fkb pk1300.11 0.140.8 1.010 302.5 5.096 99进口阴膜Fumasep fab pk1300.12 0.141.1 1.4140.1 0.693 98进口双极膜Fumasep fbm pk0.13 0.164.5注:“”表示厂家未提供相关数据，参数未知。表 2矿井浓盐水水质指标检测结果Table 2Test results of mine brine quality index序号水质参数检测结果标准分析方法来源序号水质参数检测结果标准分析方法来源1pH8.752电导率69 300s/cm3氯(Cl)9.69 103mg/L4硫酸根(SO2 4)4.42 104mg/L5硝酸根(NO3)477.824mg/L6亚硝酸根(NO2)61.83mg/L7氟(F)8 683.49mg/LGB/T 6920198623 GB/T 6908201824 HJ 84201625 8钠(Na+)32 574.28 mg/L9铵根(NH+4)517.86 mg/L10钾(K+)458.19 mg/L11镁(Mg2+)256.51 mg/L12钙(Ca2+)20.09 mg/L13化学需氧量(COD)166.48 mg/L14可溶性二氧化硅113.16 mg/LGB/T 15454200926 HJ 828201727 MTT 255200028 1.2试验流程和膜堆构型研究采用了三隔室双极膜电渗析构型(图 1)、双极膜与阴阳离子交换膜交替排列，形成 3 个隔间。双极膜与阴离子交换膜构成酸室，与阳离子交换膜构成碱室，阳离子交换膜与阴离子交换膜构成盐室。极室通过硅胶软管相互串联，膜堆通过硅胶软管与4 个储水室连通，由 4 个物料泵驱动溶液在膜堆内循环。把配置好的2 L、35 g/L 的硫酸钠溶液加入极液储液室，2 L、41.38 g/L 的矿井浓盐水加入盐液储液室，在酸储液罐和碱储液罐中各加入 2 L 去离子029Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期水。打开双极膜电渗析器的电源使溶液循环流动30 min，排除溶液装置中原有气泡降低膜堆电阻，连接电源，调节电源的电流。各室流速均调整为 60 80 L/h，并对 4 个储液罐进行密闭处置(除取样外)，以减少酸溶液的挥发和碱溶液与空气接触的机会。图 1膜堆构型Fig 1Configuration of membrane stack1.3分析方法与数据处理试验过程中每 10 min 读取电压值并记录 1 次，每 30 min 在酸碱储液罐中分别取 3 mL 和 10 mL 水样，并记录相应时刻料液室溶解性总固体(TDS)的变化。以甲基红为指示剂，用已知浓度氢氧化钠来滴定产生的酸;以酚酞为指示剂，用已知浓度的盐酸来滴定产生的碱。以制备酸碱的电流效率()作为评价指标。计算式如下。=z(ctVt c0V0)FNIt(1)式中I 为膜堆电流，A;t 为试验运行时间，h;ct为酸或碱室中酸碱在 t 时刻的浓度，mol/L;Vt为酸或碱在 t 时刻的体积，L;c0为酸或碱室中酸碱在 0 时刻的浓度，mol/L;V0为酸或碱在 0 时刻的体积，L;z 为离子化合价;F 为法拉第常数，96 500 C/mol;N 为膜堆单元数。2结果与讨论2.1确定工艺参数2.1.1电流强度对酸碱制备的影响模拟矿井浓盐水、酸碱储液罐中去离子水体积均为4 L，采用国产膜，分别以电流强度1 A、2 A、3 A、4 A恒电流运行，考察电流强度对酸碱制备的影响，所得膜堆电压、酸碱质量分数、电流效率如图 2 4 所示。从图 2 中可以看出，在以恒电流条件运行时，膜堆电压均表现出先下降、然后趋于稳定、最后急速上升、再次达到稳定，变化的趋势主要由于膜堆内部各室电阻变化29。试验开始时，酸室和碱室都是电导率较小的去离子水，H+和 OH含量较低，能负荷电子迁移的离子接近于 0，膜堆电阻较大，导致膜堆电压较高。在外加直流电场的作用下，酸碱室内的水分子在高电势梯度作用下发生解离，产生大量 H+和OH，导致酸碱室的电阻减小;同时，盐室中的阴阳离子选择性通过离子交换膜后与酸碱室的 H+和OH生成酸碱，盐含量下降，盐室电阻随之增大。从反应运行初期，酸碱室的电阻减小效应强于盐室电阻增大效应，因此膜堆电阻减小，膜堆电压下降。随试验对盐室有限离子的消耗，电阻增大效应逐渐占主导地位，致使整个膜堆电阻增大，电压因而上升。此外，当输入的电流较小时，膜堆中各种离子的迁移速度较慢，酸碱室的电阻减小效应占主导地位的持续时间更久，小电流所对应的膜堆电压有上升趋势的时间点晚于较大电流。在电流较大时，离子迁移速率变快，有限的盐离子快速被消耗殆尽，膜堆电阻很快增大，造成膜堆电压增大。因此，当酸碱室都采用同种去离子水进行反应时，盐室电阻相同，电流强度成为膜堆电阻变化的决定因素。图 2电流强度对膜堆电压的影响Fig 2Effect of current on voltage in membrane stack从图 3 和 4 中可以看出，酸碱质量分数随时间逐渐增加且增速不断变缓，电流越大，最终制得酸碱的质量分数越大。这是因为增加电流将增大双极膜水解离速率和阴阳离子迁移的驱动力，在电流较高时，双极膜水解产生 H+和 OH的速度较快，且盐离子从盐室迁移到酸碱室的速度也加快30。在反应初期，由于盐室中的盐离子含量充足，酸碱浓度呈线性增加;盐离子在电场力的作用下，选择性透过阴阳离子交换膜分别到达酸碱室，与水解产生后通过阴阳离子交换膜的 H+和 OH结合生成酸和碱溶液。在反应后期，盐室中的盐离子浓度下降，盐离子的迁1292023 年 3 月史元腾，等:双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究Mar，2023图 3电流强度对酸碱的质量分数的影响Fig 3Effect of current on acid-alkali mass fraction移速率随之下降，酸碱产品质量分数的增速变缓。此外，酸碱室中盐离子的浓度已经远超过了盐室中盐离子的浓度，各室的浓度差弱化进一步减缓了双极膜电渗析的反应。试验同样进行 240 min 的条件下，使用 JQ C81、JQ A81、JQ AC91 国产组合膜在恒定电流(1 A、2 A、3 A、4 A)下制酸的质量分数分别为 2.01%、3.20%、4.12%、4.81%，制碱的质量分数分别为 2.32%、3.43%、3.91%、4.25%。对于相同的运行时间，电流越大，酸碱的质量分数越高。在恒电流条件下，酸碱产品的质量分数随时间不断提高，但电流效率却逐渐下降，且电流越大效率越低。由于随着反应的进行，盐室盐含量逐渐下降，单位时间内通过交换膜的盐离子减少，制备得到的酸碱质量分数增速减小;同时，碱室 OH、酸室 H+含量逐渐升高，在含量梯度的影响下，由酸碱室向盐室的离子反向迁移效应加剧，阳膜对 OH及双极膜对 Cl的泄漏逐渐加剧，酸碱浓度上升趋于缓慢，导致电流效率下降。对于同等的运行时间，电流增大时，酸碱的浓度并没有同比例提高，反而加剧了离子交换膜表面的极化现象，抑制了部分盐离子从盐室迁移到酸碱室，同时由于电流增大，加剧离子交换膜及双极膜的离子泄漏，造成电流效率下降。图 4电流强度对电流效率的影响Fig 4Effect of different current intensity oncurrent efficiency2.1.2膜种类对酸碱制备的影响为考察膜种类对双极膜电渗析制酸碱的影响，本研究选用金秋环保水处理公司和 Fumasep 公司所提供的膜开展试验。两种膜的性能参数如表 1 所示，在膜厚度、交换容量和含水量方面，JQ 膜大于Fumasep 膜;JQ C81 的面电阻小于 Fumasep fkbpk130，而 JQ A81 的面电阻却比 Fumasep fab pk130的面电阻大;在迁移数方面，JQ 膜略小于 Fumasep膜。试验利用模拟浓缩矿井浓盐水、酸碱储液罐中去离子水各 4 L，以 4 A 恒电流运行，考察膜种类对酸碱制备的影响，所得酸碱质量分数如图 5 所示。相同时间内，由 JQ 膜所制备的酸碱产品质量分数均高于采用 Fumasep 膜时反应所制得的产品。产生这种现象的主要原因是两种膜的交换容量有所差异，JQ C81 的交换容量为 2.0 2.9 mmol/g 干膜，约为 Fumasep fkb pk130 交换容量的 2.5 倍;类似地，对于两种类型的阴膜而言，JQ A81 的交换容量是Fumasep fab pk130 的 1.5 倍;JQ 膜的交换容量总体高于 Fumasep 膜，选择透过性更好，导电能力也更强，单位时间内有更多的目标离子选择性通过离子交换膜，有效减缓了离子泄露、浓差极化等现象发生。因此，单位时间内制备的酸碱产品质量分数更高。此外，相同面积的 Fumasep 膜进口膜价格是国产膜的 3 5 倍。综合考虑，选择 JQ 膜为主要试验材料。在不同反应条件下，电流效率均随着时间逐渐下降。这是因为盐室中有限浓度的离子随着反应进行不断被消耗，单位时间内穿过选择性离子交换膜的速度下降，酸碱质量分数的增长速度变缓，因而导致电流效率不断下降。由图 6 可得，Fumasep 膜进行反应的电流效率始终小于 JQ 膜的电流效率，主要229Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期受限于膜性能中交换容量的差异。在同等反应条件下，膜的交换容量越小，可以满足选择性通过的离子越少，在单位时间内所制备得到的产品浓度越低，导致电流效率越低。此外，随着反应进行，两种膜对应的电流效率之间差距逐渐减小，在反应结束时近乎相等。这表明，影响电流效率的主要因素并非是膜的性能，不断减小的盐室盐离子浓度对电流效率的下降起主要作用。2.2浓盐水预处理方式对酸碱制备的影响试验采用内蒙古某煤矿水处理项目矿井浓盐水图 5不同膜对酸碱的质量分数的影响Fig 5Effect of different membrane on acid-alkalimass fraction图 6不同膜对电流效率的影响Fig 6Effect of different membrane on current efficiency作为盐室溶液，其 TDS 为41.38 g/L，其中，氯离子含量为 9.69 g/L，钠离子含量为 32.57 g/L，理论上若浓盐水中的氯离子、钠离子完全反应，且其中所含有的 4.42 104mg/L 硫酸根全部转化为氯离子，应生成 1.42 mol/L 的氢氧化钠、1.32 mol/L 的盐酸。由于矿井浓盐水组分复杂，若不经过预处理直接进入电渗析系统会造成膜污染，对膜造成不可逆的损害，从膜结构上导致电阻不断升高，电压急速上升出源表量程。因此，分别采用 0.45 m 水系滤膜进行抽滤去除悬浮物，经活性炭吸附 60 min 后，再用 0.45m 水系滤膜抽滤去除有机物及悬浮物，经氯型强碱阴离子交换树脂去除可溶性二氧化硅及有机物，同时实现硫酸根离子的转化，考察浓盐水预处理方式对制备酸碱质量分数的影响。图 7不同处理方式对酸碱的质量分数的影响Fig 7Effect of different treatments onacid-alkali mass fraction如图 7 所示，经过抽滤、活性炭吸附后抽滤、离子交换树脂预处理后的高盐水，分别可制得的酸最大质 量 分 数 为 3.27%(120 min)、3.37%(150min)、3.53%(120 min)，制得的碱最大质量分数为3.17%(150 min)、3.23%(120 min)、3.52%(120min)。在 120 150 min 期间，酸碱产品浓度达到最大值，120 min 以后的酸碱产品浓度变化几乎趋于直线，这主要是盐室的离子随反应进行不断被消耗，在3292023 年 3 月史元腾，等:双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究Mar，2023150 min 左右，盐室液体的(TDS)已经下降至 1g/L 以下，其中可以通过离子交换膜的 Cl和 Na+含量非常少。在这 3 种预处理方式中，经活性炭和离子交换树脂处理后的浓盐水所制得的酸碱质量分数略高于未经吸附交换处理的浓盐水。经过氯型强碱阴离子交换树脂处理后的浓盐水不仅在反应的 120min 即可达到最大的酸碱质量分数，降低了运行能耗;同时将盐水中的硫酸根离子转化为氯离子，有效提高了酸产品的纯度。因此，氯型强碱阴离子交换树脂是相较于其他预处理方法的最优方法。2.3不同运行模式对酸碱制备的影响在采用传统恒流式进行双极膜电渗析处理矿井浓盐水制备酸碱时，设置恒定电流 4 A 运行反应。当反应进行到 120 min 时，酸碱质量分数不再有明显变化，电压快速升高至源表的最大值61.5 V，电流降至(1.25 0.2)A。这是由于盐室中有限的盐离子随着浓盐水制酸碱反应运行，不断通过阴阳离子交换膜，转化为盐酸和氢氧化钠，导致其 TDS 质量浓度下降到相对初始值的较低水平(1 g/L)，可以通过离子交换膜进行酸碱制备的离子浓度近乎是图 8不同运行模式对盐室(TDS)的影响Fig 8Effect of different operating modes on(TDS)of salt cham0。因此，设定电流为 4 A、采用 JQ 膜在预处理方式为氯型强碱阴离子交换树脂颗粒的条件下，分别研究恒流式、间歇式两种反应模式，盐室 TDS 变化情况如图8 所示。当反应进行到150 min 时，盐室 TDS下降到相对初始值的较低水平1 g/L，更换盐室中的浓盐水后，TDS 迅速升高至反应初始 TDS 水平。但值得注意的是，在更换盐室中浓盐水后，TDS 的去除效果与反应最初有明显差异。这主要是因为经过2.5 h 的反应，酸碱室的产物已经积累到一定浓度，由于离子浓度差等原因造成的盐离子迁移速度变慢，盐室 TDS 去除效果有所下降。在反应进行至 4h 时，更换酸碱室的产品后，TDS 下降速度加快。不同运行模式反应时间对酸碱质量分数的影响如图 9 所示。在恒流式反应进行 4 h 后，制备得到酸碱的最大质量分数及对应时刻为 3.53%(180min)、3.17%(150 min)。在间歇式反应开始后的2.5 h，盐室的(TDS)由 41.38 g/L 降至 0.946 g/L，更换盐室中的浓盐水后，盐室 TDS 升高。酸碱的质量分数随着反应的不断进行不断升高，在反应结束时(4 h)达到了最大值，分别为4.62%、5.26%，委托斯坦德检测公司进行检测，盐酸和氢氧化钠质量分数的检测结果分别为 4.7%、5.7%。表明在相同反应条件下，影响酸碱产品质量分数的主要因素为盐室中可以用于反应的盐离子，在盐离子含量充足的条件下，酸碱的质量分数会随着反应进行不断上升。考虑到高浓度酸碱储存的危险性，以及矿井水处理项目对低浓度酸碱的大量需求，故反应进行到 4 h，制备得到 5%左右的酸碱产品即可排出系统使用。图 9不同运行模式对酸碱的质量分数的影响Fig 9Effect of different operating modes onacid-alkali mass fraction2.4处理过程经济性核算试验装置进水为矿井浓盐水，实际处理水量为1.6 kg/h，产出酸碱的流量为 3.2 kg/h，酸 HCl 和碱429Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期NaOH 的质量分数分别为 4.7%、5.7%，每年运行330 d，每天运行20 h，制得酸碱产品共 20 kg。电价按照内蒙古地区工业用电费用 0.447 8 元/(kWh)计，该试验采用金秋环保水处理公司，其膜成本费用为3 000 元，使用寿命以 5 a 计。双极膜电渗析过程经济性核算中主要考察了电耗成本、药剂费用、膜堆成本 3 大因素，具体核算结果如表 3 所示。表 3主要经济性指标分析Table 3Analysis of major economic indexes项目单位数值废水处理规模kg/h1.6双极膜产品(酸碱)规模kg/h2电耗泵功率W10电流电流源功率W144.6每小时电耗(kWh)/h0.15吨水能耗(kWh)/t93.75吨水电费元/t41.98吨产品(酸碱)能耗(kWh)/t75吨产品(酸碱)电费元/t33.58药剂费用吨水运行费用元/t100吨产品(酸碱)药剂费用元/t80膜更换费用吨水运行费用元/t56.8吨产品(酸碱)运行费用元/t45.45总运行费用吨水运行费元/t198.78吨产品(酸碱)运行费元/t159.03矿井水处理项目中大批量购置 31%的盐酸价格为400 元/t，配置成1 t 含4.7%的 HCl 酸液时，其药剂费为 60.64 元;31%的液碱价格为 1 500 元/t，配置成 1 t 含 5.7%的 NaOH 碱液时，其药剂费为275.81 元。只考虑电耗时，其单位运行费用为33.58 元/t 酸碱，远低于外购药剂费用。而考虑到膜的使用寿命及药剂费用后，其单位运行费用迅速增加至 159.03 元/t 酸碱，仍低于 336.45 元/t 酸碱的外购费用，收益约为 177.42 元/t。现代矿井水处理项目中多采用“预处理+膜浓缩+蒸发结晶”的工艺对矿井浓盐水进行资源化处理。本文所提出的“预处理+双极膜电渗析”工艺代替了原有的蒸发结晶技术，只需要电能和浓盐水的输入，大大降低了浓盐水处理的能耗，制备得到有经济价值的酸碱产品，直接回用于矿井水处理的树脂再生和除硬除硅方面，无需长期储存场地和运输费用等开支。同时反应后的矿井浓盐水中盐离子质量浓度降至 1 g/L 以下，可以回用于周边工业项目中。此外，有效避免了传统“纳滤分盐+蒸发结晶”工艺中产品盐外售受渠道及价格波动的影响。综上所述，应用双极膜电渗析工艺处理矿井浓盐水制备酸碱具有一定的市场潜力，可实现清洁低碳生产和循环经济。3结论采用双极膜电渗析装置处理矿井浓盐水制备酸碱，考察了电流强度、膜种类、预处理方式、运行模式对酸碱制备的影响，结果如下。1)电流越大，酸碱的质量分数越高;但由于盐室盐离子含量随反应下降、酸碱室存在盐离子的泄漏问题，电流效率下降;JQ 膜进行酸碱制备反应时，获得的酸碱产品浓度高于 Fumasep 膜所制备的产品浓度。2)使用氯型强碱阴离子交换树脂处理后的矿井浓盐水制备的酸碱产品浓度高于其他 2 种预处理方式，这与浓盐水中的硫酸根离子通过交换膜有效转化为氯离子有关;采用间歇式试验操作可以有效突破盐离子浓度限制，制备得到理想浓度的酸碱产品。3)在降低矿井浓盐水中盐离子含量的基础上，制备 1 t 质量分数分别达到 4.7%、5.7%的酸碱产品所需运行成本约为 159.03 元，制备的酸碱产品可5292023 年 3 月史元腾，等:双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究Mar，2023以回用于工业项目，这为无害化处理和资源化利用矿井浓盐水提供了新途径。参考文献(eferences):1 郭常颖，李多松，江洁 煤矿高矿化度矿井水处理方法探讨 J 煤炭工程，2006(1):12 13.GUO C Y，LI D S，JIANG J Discussion on treatmentmethod ofminehighmineralizedwater J CoalEngineering，2006，38(1):12 13.2 郭建秋 中国高矿化度矿井水脱盐技术应用现状研究 J 环境科学与管理，2014，39(7):123 125，132.GUO J Q Present situation and 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