單片型雙極膜應(yīng)用駛?cè)肟燔嚨?/h1>

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作者：危麗瓊 劉芬   來源：中國化工報    2015年10月14日 收藏

工業(yè)廢水資源化利用 改造提升傳統(tǒng)工藝

　　單片型雙極膜應(yīng)用駛?cè)肟燔嚨?/strong>

　　——記北京廷潤膜技術(shù)開發(fā)有限公司

　　廷潤均相膜應(yīng)用于氯化銨廢水濃縮。 （劉芬 攝）

廷潤雙極膜應(yīng)用于中石化某催化劑公司。 （劉芬 攝）
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　　在分離膜產(chǎn)業(yè)中，雙極膜是個獨樹一幟的分支。我國在全球首創(chuàng)了單片型雙極膜，打破了國際壟斷，讓貴族產(chǎn)品走向平民化。完成這一創(chuàng)舉的正是北京廷潤膜技術(shù)開發(fā)有限公司。正因如此，在中國膜工業(yè)協(xié)會20周年表彰企業(yè)中，廷潤被評為“新銳企業(yè)”。

　　“今年以來，廷潤雙極膜的大規(guī)模應(yīng)用一下子形成了‘開閘’效應(yīng)，很多項目紛紛前來尋求合作，希望用雙極膜和均相陰、陽離子膜實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝改造升級和工業(yè)廢水的資源化回收利用。中國人自己的雙極膜應(yīng)用駛?cè)肓丝燔嚨??！?北京廷潤膜技術(shù)開發(fā)有限公司總經(jīng)理黃泉森備感欣慰地說。

　　世界首創(chuàng)單片型雙極膜? 引發(fā)電滲析技術(shù)革命

　　雙極膜以能將水解離成氫離子和氫氧根離子的特性，將雙極膜和陰陽離子交換膜結(jié)合使用，能將鹽轉(zhuǎn)化成酸和堿，展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。它于上世紀(jì)50年代一經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，就受到各國膜研究機(jī)構(gòu)的重視，先后出現(xiàn)了各種雙極膜制造技術(shù)及其產(chǎn)品。但全球雙極膜產(chǎn)品主要被德國、日本等公司壟斷，價格一直居高不下。

　　廷潤公司以膜領(lǐng)域?qū)＜腋鸬啦艦槭椎难邪l(fā)團(tuán)隊另辟蹊徑，采用含浸法自主研發(fā)出單片型雙極性膜。含浸法是用制膜基材含浸聚合物的單體制成基膜，再在基膜兩側(cè)通過化學(xué)反應(yīng)使之帶上相反電荷基團(tuán)制成雙極膜，該法制得的雙極膜是單片型的，不存在空間上的兩層，從而解決了國際上雙極膜在使用過程中陰、陽兩層容易脫離的難題。

　　這種獨到的雙極膜制造技術(shù)及其產(chǎn)品獲得了國家發(fā)明專利，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，現(xiàn)今已形成了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。產(chǎn)品經(jīng)過中科院、杭州水處理中心等科研院校測試對比，可與國外的同類產(chǎn)品性能媲美，而且在價格上更具優(yōu)勢，徹底打破了長期以來國外企業(yè)對雙極膜技術(shù)和市場的壟斷。

　　廷潤公司產(chǎn)品工藝和技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品精度高，測量簡單、穩(wěn)定性好，并且已經(jīng)形成一套完善的生產(chǎn)工藝流程。該產(chǎn)品技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，填補了國內(nèi)雙極膜產(chǎn)品制備市場空白，且價格僅為國外產(chǎn)品的1/2，關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平。

　　由雙極膜組裝的電滲析裝置可以直接用鹽制備酸和堿，并對原有存在環(huán)境污染的生產(chǎn)有機(jī)酸的工藝進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能提高生產(chǎn)效率，還能有效地消除環(huán)境污染。所以，雙極膜的出現(xiàn)是電滲析技術(shù)的一場革命。

　　2012年，廷潤公司獲得了國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定。目前，廷潤主營業(yè)務(wù)范圍包括單片型雙極膜、均相陰陽離子交換膜及雙極膜電滲析裝置的研發(fā)與制造，還與中科院過程所合作成立了“中科院過程所—廷潤荷電膜技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實驗室”，結(jié)合中科院過程所在膜材料和膜工程應(yīng)用上的優(yōu)勢，進(jìn)一步優(yōu)化膜應(yīng)用過程，在水資源開發(fā)、節(jié)能環(huán)保、傳統(tǒng)工藝改造升級等方面發(fā)揮了更大作用，打開了市場局面。

　　高鹽廢水資源化利用 改造提升傳統(tǒng)工藝

　　隨著國家對環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，雙極膜在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的環(huán)保優(yōu)勢更加明顯，需求呈逐年遞增的趨勢。廷潤電滲析設(shè)備主要應(yīng)用范圍包括化工酸堿生產(chǎn)、酸性氣體生產(chǎn)、有機(jī)酸和有機(jī)堿制備，如用有機(jī)酸鹽和無機(jī)酸鹽直接生產(chǎn)酸和堿、含鹽廢水的處理、廢酸和廢堿的回收、用氯化鈉直接生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉、用葡萄糖酸鈉直接生產(chǎn)葡萄糖酸等。

　　雙極膜獨特的用武之地，其一是為高鹽廢水處理提供出路。通用的水處理技術(shù)只能將水濃縮和淡化，高濃度鹽水外排。而以雙極膜為核心的雙極膜電滲析能將這種高鹽度廢水轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的酸和堿，實現(xiàn)廢鹽的回收和循環(huán)利用，實現(xiàn)真正意義上的零排放。其二是改造化工工藝，提升產(chǎn)品競爭力，進(jìn)一步提高環(huán)境保護(hù)效率?，F(xiàn)有有機(jī)酸生產(chǎn)工藝中從有機(jī)酸鹽到有機(jī)酸這一步普遍采用先沉淀后酸化法或者連續(xù)離子交換法，這些工藝需要使用大量的無機(jī)酸、堿，并且產(chǎn)生大量的廢水和固體廢棄物，對生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)工作帶來嚴(yán)重影響。以雙極膜為核心的雙極膜電滲析應(yīng)用在這些領(lǐng)域能直接得到有機(jī)酸和堿，不產(chǎn)生廢水和固體廢棄物，大大簡化了工藝，降低了原料成本和環(huán)境治理成本的投入，有利于提升產(chǎn)品競爭力。

　　相關(guān)專家認(rèn)為，雙極膜應(yīng)用范圍廣，市場潛力大。廷潤公司主打的產(chǎn)品陰陽膜組裝起來的電滲析裝置廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域舊工藝的改造，不但能簡化生產(chǎn)工藝，消除環(huán)境污染，而且能達(dá)到節(jié)能減排的要求。

　　“廷潤公司自主開發(fā)的單片型雙極膜系列產(chǎn)品，可改造存在環(huán)境污染問題的傳統(tǒng)化工工藝，實現(xiàn)廢鹽、廢酸、廢堿等回收再利用，以及工業(yè)無污染排放，必將為我國電滲析技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造新的增長點?！秉S泉森總經(jīng)理說。

　　大規(guī)模應(yīng)用形成 開閘效應(yīng)

　　在新《環(huán)保法》、“水十條”、“氣十條”等一系列嚴(yán)格環(huán)保法規(guī)實施的背景下，相關(guān)環(huán)保和資源化利用解決方案可大顯身手。

　　憑借雙極膜與生俱來的優(yōu)良基因和產(chǎn)品過硬的品質(zhì)，廷潤公司的單片型雙極膜以及均相膜已經(jīng)在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，并獲得用戶的高度認(rèn)可。

　　2013年4月，廷潤公司與中石化達(dá)成合作協(xié)議，成為中石化在國內(nèi)唯一一家雙極膜產(chǎn)品的供應(yīng)商，加入了中石化全球物資采購電子商務(wù)平臺。這得益于廷潤在含鹽廢水的處理與回收方面的獨特優(yōu)勢。中石化某催化劑公司采用雙極膜技術(shù)開發(fā)了分子篩催化劑清潔生產(chǎn)工藝，與原工藝相比，采用雙極膜法工藝可以達(dá)到分子篩中Na2O含量低于0.1%的工業(yè)要求，并能夠回收氫氧化鈉和正丁胺模板劑，設(shè)備的生產(chǎn)能力為氫氧化鈉200噸/天，回用的淡水含鹽量小于0.005%;該過程無COD排放，無氨、鈉的排放，無廢水排放，更加節(jié)能，成本更低。另外，該過程也開發(fā)了膜的原位再生技術(shù)，裝置可實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)。該項目已列入國家“863”計劃，計劃建成雙極膜電滲析用于1500噸/天ZHP分子篩脫鈉的工業(yè)示范裝置。

　　——雙極膜電滲析法廢酸回收。湖南長沙某環(huán)保工程公司采用雙極膜法處理濕法冶金過程產(chǎn)生的污酸廢水，用來回收污酸中的氫離子，并盡量不讓其他金屬離子及非金屬離子進(jìn)入回收液中。利用TRPB8040型裝有100組、400mm×800mm、處理量1立方米/小時的中試設(shè)備。污酸中氫離子初始濃度為0.1mol/L，經(jīng)過雙極膜電滲析設(shè)備處理后，回收液中氫離子濃度達(dá)到2mol/L以上，其中重金屬離子和其他陰離子的遷移率低于10%以下，電流效率達(dá)到90%以上。

　　——雙極膜電滲析法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉。2011年，廷潤公司與某水處理中心合作，采用雙極膜電滲析技術(shù)，利用TRPB8040型裝有100組、有效膜面積25m2的中試設(shè)備，采用二隔室組合，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%葡萄酸鈉料液2噸、堿室料液為2噸、電流密度為500安/m2穩(wěn)流的條件進(jìn)行試驗與生產(chǎn)成本計算。轉(zhuǎn)化所用的時間為8.4小時，直流恒流總電壓為170伏。葡萄酸鈉的轉(zhuǎn)化率在98.5%以上，電流效率在88%以上。產(chǎn)酸能耗為310千瓦時/噸，遠(yuǎn)低于舊工藝的600千瓦時/噸。產(chǎn)酸綜合成本為500元/噸，如果計算回收的氫氧化鈉，其產(chǎn)酸綜合成本低于200元/噸，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)法的600～900元/噸的成本。

　　2013～2015年，宜賓的絲麗雅集團(tuán)投資建立1萬噸/年的雙極膜法制備葡萄糖酸內(nèi)脂生產(chǎn)線，項目總投資3500萬元，主要生產(chǎn)葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯產(chǎn)品，項目達(dá)產(chǎn)后預(yù)計可實現(xiàn)年銷售收入1億元以上，利稅超過2000萬元。

　　——雙極膜電滲析法制備嗎啉乙磺酸。湖北黃岡某藥業(yè)采用雙極膜電滲析技術(shù)生產(chǎn)嗎啉乙磺酸，經(jīng)過雙極膜電滲析小試實驗后，雙極膜法產(chǎn)生的嗎啉乙磺酸濃度和純度都能夠達(dá)到該公司的標(biāo)準(zhǔn)，電流效率75%、能耗1.04千瓦時/千克。2015年1月，利用廷潤TRPB8040型裝有100組、400mm×800mm、處理量730千克/天(按嗎啉乙磺酸計算)的中試設(shè)備，電流密度300安/m2、電流密度75%左右。目前，設(shè)備運行穩(wěn)定，生產(chǎn)的嗎啉乙磺酸能達(dá)到客戶要求。

　　——均相膜法高鹽廢水濃縮。廷潤公司與江蘇某環(huán)保工程公司合作，采用均相膜電滲析技術(shù)濃縮含鹽廢水，利用電滲析設(shè)備把40噸/小時、1.1%的氯化鈉含鹽廢水濃縮到15%，淡液濃度為0.1%～0.5%，噸水耗電量為2～3千瓦時電，處理成本僅為2.34元/噸廢水。這樣的低成本優(yōu)勢獲得客戶高度認(rèn)可。

　　——均相膜電滲析法稀土廢水近零排放處理。廷潤公司與杭州水處理中心合作，采用均相膜電滲析+反滲透+MVR蒸發(fā)組合工藝對甘肅某稀土企業(yè)的氯化銨廢水進(jìn)行近零排放處理。利用電滲析設(shè)備將水量為200噸/小時、含鹽量0.6%的稀土氯化銨廢水濃縮到15%以上后進(jìn)MVR蒸發(fā)，淡水經(jīng)反滲透后達(dá)到回用水要求，綜合處理成本為2.05元/噸廢水。

　　國產(chǎn)的單片型雙極膜和均相陰陽離子交換膜正以獨特的性能和價格優(yōu)勢，獲得諸多領(lǐng)域用戶的青睞，步入大規(guī)模應(yīng)用的快車道。