氯堿工業將鹽制成飽和鹽水,在直流電作用下,電解生產得到燒堿和氯氣;由于工業鹽中含有大量的Ca2+、Mg2+、SO2-4等無機雜質,以及細菌、藻類殘體等天然有機物及泥砂等機械雜質,鹽水精制的目的就是要將這些雜質徹底去除,避免這些雜質離子進入離子膜電解槽后,生成的金屬氫氧化物在膜上形成沉積,造成膜性能下降,電流效率降低,嚴重破壞電解槽的正常生產,并大幅度縮短離子膜的壽命。
鹽水精制的原理是選擇性地采用精制劑,使原鹽中的各種雜質離子生成可分離的固體懸浮顆粒,然后采用物理方法進行分離。傳統的鹽水精制采用“道爾澄清桶+砂濾器”工藝,即在原鹽溶解并經精制反應后,在澄清桶澄清去除大部分懸浮顆粒,再經砂濾器粗濾、α纖維素預涂的碳素燒結管過濾器精濾,最后獲得可進入樹脂交換塔的一次精制鹽水。此工藝受原鹽質量影響大、工藝流程復雜、鹽水質量不穩定、過濾后鹽水SS超標等缺點已難以滿足離子膜電解的要求。
針對傳統鹽水精制工藝本身及運行過程中存在的缺陷,近些年來國內出現并推廣運行一種新的有機聚合物膜鹽水精制過濾工藝。該法與傳統工藝相比,只是以浮上桶取代道爾桶并取消了砂濾器,有機聚合物膜過濾器取代了碳素燒結管過濾器,裝置投資相差無幾,操作方面浮上桶的能力、適應性及操作穩定性并不優于道爾桶。
針對以上兩種鹽水精制技術存在工藝流程長、生產不穩定等問題,徐南平等開發出用沉淀反應與無機膜分離耦合的鹽水精制新技術。此技術采用無機陶瓷非對稱膜和高效的“錯流”過濾方式,解決了有機聚合物膜對有機物、氫氧化鎂絮狀沉淀敏感的問題,使反應一步完成,簡化了工藝流程,大幅節省了投資,且設備操作簡單、運行穩定、出水質量無波動。
陶瓷膜反應器鹽水連續精制技術由兩個簡單的單元構成:單元A———溶鹽,經配水后的淡鹽水調整溫度,于化鹽桶中加入原鹽飽和;單元B———沉淀反應無機膜反應器,飽和粗鹽水和精制劑(碳酸鈉、氫氧化鈉)同時進入沉淀膜反應器,在反應器中反應的飽和粗鹽水通過無機膜過濾器過濾分離,清液即為過濾后的精制鹽水送離子膜電解,濃縮液回到反應桶繼續反應或回到過濾器循環過濾,小部分濃縮液連續進入濃水池。該工藝的核心是沉淀膜反應器(圖8),該反應器實現了精制反應與膜過濾的耦合操作,省略了反應與分離之間的中間處理步驟,簡化了工藝流程。由于反應與過濾同時進行,從而過濾性質與前兩種技術相比有了質的飛躍,且噸鹽水精制可節約運行成本50%以上,節約設備投資近30%。