在鋼鐵(tie)、金(jin)屬(shu)加(jia)工等(deng)行(xing)業(ye),廢(fei)酸系(xi)統(tong)往往還混(hun)有其(qi)它(ta)重金(jin)屬(shu)離(li)子雜質,擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)在實(shi)現(xian)酸回(hui)收的同時(shi),還能實(shi)現(xian)大部分(fen)金(jin)屬(shu)離(li)子的截(jie)留,可(ke)以得到純度相對(dui)較高的酸液,滿(man)足回用(yong)標準。
擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)回(hui)收酸系(xi)統(tong)靠(kao)膜(mo)性(xing)能和濃度差實(shi)現(xian)酸的回收,系(xi)統(tong)配(pei)套(tao)簡(jian)單(dan),常壓(ya)運(yun)行(xing)、運行(xing)成本非(fei)常低(di),主(zhu)要為(wei)輸送(song)泵(beng)的能耗(hao)費用。
擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)是(shi)利(li)用半(ban)透膜(mo)或(huo)選擇透過(guo)性離(li)子交(jiao)換膜(mo)使溶液中(zhong)的溶質由高濃度壹側(ce)通過(guo)膜(mo)向低(di)濃度壹側(ce)遷(qian)移的過(guo)程(cheng)。擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)回(hui)收廢酸:用(yong)壹(yi)張(zhang)陰離(li)子均(jun)相膜(mo)隔開成滲析(xi)室(shi)和擴(kuo)散(san)室(shi),采用(yong)逆(ni)流操作(zuo),在陰離(li)子均(jun)相膜(mo)的兩側(ce)分(fen)別(bie)通入廢酸液及(ji)接受(shou)液(自來水(shui))時,廢(fei)酸液側(ce)的酸及(ji)其(qi)鹽(yan)的濃度遠高於水(shui)的壹側(ce),根據(ju)擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)原理,由於濃度梯度的存在,廢酸及(ji)其(qi)鹽(yan)類(lei)有(you)向擴(kuo)散(san)室(shi)滲透的趨(qu)勢,但膜(mo)對(dui)陰離(li)子具(ju)有選擇透過(guo)性,故(gu)在濃度差的作用(yong)下(xia),廢(fei)酸側(ce)的陰離(li)子被(bei)吸(xi)引而(er)順(shun)利(li)地透(tou)過(guo)膜(mo)孔(kong)道進(jin)入水(shui)的壹側(ce)。同(tong)時(shi)根據(ju)電中(zhong)性要求,也會夾(jia)帶陽離(li)子。由於H+的水(shui)化半(ban)徑比較(jiao)小,電(dian)荷較(jiao)少;而(er)金(jin)屬(shu)鹽(yan)的水(shui)化離(li)子半(ban)徑較大,電荷(he)較(jiao)多(duo),因此H+會(hui)優先(xian)通過(guo)膜(mo),這樣廢(fei)液中(zhong)的酸就(jiu)會(hui)被(bei)分(fen)離(li)出來(lai)。同理可(ke)以回(hui)收廢堿。
將(jiang)擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)陽膜(mo)、滲(shen)析(xi)室(shi)隔板以及(ji)擴(kuo)散(san)室(shi)隔板按壹(yi)定順(shun)序(xu)排列(lie)起來,在兩側(ce)放(fang)置(zhi)配(pei)水(shui)板並用夾(jia)緊板夾緊(jin)的分離(li)堿的設備(bei)。
堿回收擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)過(guo)程(cheng)以濃差為(wei)驅動力(li),利(li)用陽離(li)子交(jiao)換膜(mo)對(dui)堿的選擇透過(guo)性和對(dui)鹽或(huo)其(qi)它(ta)組(zu)分的高截(jie)留性,實(shi)現(xian)溶液中(zhong)堿與鹽或其(qi)它(ta)組(zu)分的分離(li),分離(li)出的堿溶液回(hui)用於生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)。
與(yu)傳統(tong)的電滲(shen)析(xi)不同,擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)只用(yong)單(dan)壹(yi)的膜(mo),即用陽膜(mo)分(fen)離(li)陰離(li)子(如(ru)堿的回收)或用(yong)陰(yin)膜(mo)分(fen)離(li)陽離(li)子(如(ru)酸的回收)。這裏(li)以陰(yin)膜(mo)進(jin)行(xing)酸回(hui)收為(wei)例介(jie)紹擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)的原理。壹張(zhang)陰膜(mo)隔開的兩室中(zhong),分別(bie)通入廢酸液及(ji)接收液(自來水(shui)),廢酸液側(ce)的硫酸及(ji)其(qi)鹽(yan)的濃度遠高於水(shui)的壹側(ce),因此由於濃度梯度的存在,廢酸及(ji)其(qi)鹽(yan)類(lei)有(you)向接收液室(shi)滲透(tou)的趨(qu)勢,但由於膜(mo)的選擇透過(guo)性,它(ta)不會讓每(mei)種(zhong)離(li)子以均(jun)等(deng)的機會(hui)通過(guo)。
首先(xian)陰離(li)子膜(mo)骨(gu)架(jia)本身帶正(zheng)電(dian)荷,在溶液中(zhong)具有(you)吸(xi)引帶負(fu)電(dian)水(shui)化離(li)子而(er)排斥(chi)帶正(zheng)電(dian)荷水(shui)化離(li)子的特性(xing),故(gu)在濃度差的作用(yong)下(xia),廢(fei)酸側(ce)的陰離(li)子被(bei)吸(xi)引而(er)順(shun)利(li)地透(tou)過(guo)膜(mo)孔(kong)道進(jin)入水(shui)的壹側(ce)。同(tong)時(shi)根據(ju)電中(zhong)性要求,也會夾(jia)帶正(zheng)電(dian)荷的離(li)子。由於H+的水(shui)化半(ban)徑比較(jiao)小,電(dian)荷較(jiao)少;而(er)金(jin)屬(shu)鹽(yan)的水(shui)化離(li)子半(ban)徑較大,又(you)是(shi)高價的,因此質子會(hui)優先(xian)通過(guo)陰膜(mo),這樣廢(fei)液中(zhong)的酸就(jiu)會(hui)被(bei)分(fen)離(li)出來(lai)。如(ru)果壹(yi)定數(shu)量的上述(shu)單(dan)元(yuan)組(zu)合在壹起,就構成了(le)擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)器,平板式擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)器與電滲(shen)析(xi)基(ji)本相同(tong),只是(shi)擴(kuo)散(san)滲(shen)析(xi)器不需要電極。