双极膜技术在环境工程中的应用展望

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摘要：双极膜，作为一种新型膜，一经问世就被各个工业部门应用于废气废水的治理之中，不仅仅使得废气废水的治理更加高效简捷，而且很大程度上减少了工业部门废弃物治理的投入。

关键词：双极膜技术；环境治理；废弃物处理

1双极膜的工作原理

双极膜是新科技的体现，可以通过直流电流，把水直接分解成氢离子和氢氧根离子，双极膜最早的研究也是电离水分子，这个技术的探索和运用也是我国电渗析历史上的里程碑。利用这个技术分解水比直接分解水更加节省各方面的消耗。有科学家对此做过一个对比。通过对比，我们可以清楚地看出来：使用双极膜电解水，对于能源的消耗比直接电解水要少很多，而且在整个电解中除了氧气和氢气，不会生成其他任何带有污染的东西，同时整个过程中除了电极不需要其他任何东西。除了可以电解水，双极膜还有筛分效应、荷电效应，但是双极膜和其他荷电膜相比，最大的特性是它的双重电荷排斥性，可以在拦截阳离子的同时也实现对阴离子的拦截，可以再同一瞬间实现多种离子的分离。

2双极膜技术在环境工程中的应用

2.1对工业生产以及日常生活中的废水进行处理

2.1.1工业生产中产生的废水

含氟液体：当进行氟碳工业或者铀工业的时候，生产进行中所排放的废气里有大量的氟和有机酸，往往必须要氢氧化钾才能彻底的中和，但是生成的氟化钾里会融入大量的重金属，同时还有微量的放射性元素存在，严重威胁人体健康。而且氟化钾还要和氢氧化钙作用才能再次生成氢氧化钾和一些不溶于水的废料，不利于氟的回收。假若使用双极膜电解水，可以不需要任何中间过程的把氟化钾分解成氢氟酸和氢氧化钾，减少了工作量的同时也使得氟的回收更加便捷。酸碱废液：在很多的工业生产中，酸碱废液的出现是不可避免的，如果不经过处理直接排放，会对环境造成很大的污染，但是这个处理过程往往工序繁杂而且需要很大的成本投入。这个时候使用双极膜处理不失为一个好途径。这个技术的发展是目前我国最先进的废液处理方法，是远超于其他膜技术的，在我国的很多工业里都有着不可代替的作用。含重金属的废水：在金属的加工过程中，不可缺少的要用到很多的水对金属进行降温，在这些用过的水里不可避免的会融入很多的重金属，必须要经过处理才能排出去，一般情况下，采用的方法是把水里融入的重金属变成氢氧化物沉淀下来，假若使用纳滤膜技术，可以使百分之九十的废水得以回收，而且还能使得重金属的离子含量比之前大十倍，使其回收更加具有意义。食品工业废水：在一九九八年，有研究人员使用复合纳滤膜对豆腐生产中产生的废水进行治理，发现这种膜无论是对一价盐离子还是二价盐离子都可以做到很好的分离，明显减少了水中的COD，使其可以安全排放。利用该膜，可以在最低投入的同时使分解效果达到最好，不仅仅使废水的排放问题得以解决，而且使得回收的意义更大。

2.1.2日常生活中产生的废水

在我们的日常生活中，生活污水的排放是一个很大的问题。处理，投入太多，得不偿失；不处理，等它自然降解过程太过漫长，对环境造成不好的影响。同时在处理过程中，需要使用大量的氧化剂，造成大量的化学残留，如果能够在它们中间增加一个过滤的环节，对分子质量大于一百的大分子进行拦截，在处理之后再进行生物降解，可以大大减少投入，同时也使得化学残留量大大减少。

2.2对工业生产中的废气进行分解处理

在工业生产中，会生成各种各样的废气，如果不加以控制，势必会对环境造成污染，对人类的生活造成很大的威胁，所以必须要进行处理。采用双极膜技术处理可以很大程度上缩减成本，而且效果更好。例如二氧化硫的回收，工业中排放的硫化物是酸雨形成的元凶，必须采取措施加以处理，首先使用氢氧化钠液体对废气中的硫化物进行吸收，再将得到的液体使用双极膜渗析的手段进行电解，得到二氧化硫气体，硫酸钠和氢氧化钠液体，不仅仅回收了二氧化硫，也使得环境问题得到改善。使用该技术不仅能实现废气的脱硫，而且使得废气回收更加方便高效。

2.3垃圾发酵制备有机酸

将厨余垃圾进行发酵可以得到有机酸，可以将废弃物重新作为能源，不论是对于改善环境，还是在得到经济的收益方面都有着很大的益处。然而在传统的有机酸制备中，会在一定程度上对微生物的生长造成影响，进一步生产，不仅仅需要投入很多的酸碱，对环境造成影响，而且过程比较复杂。如果使用双极膜技术，能够使得有机酸的生成更加高效，而且也可以很大程度上减少酸碱的投入，避免环境污染。

2.4饮用水净化

在今天，面对水污染越来越严重的问题，人们对食用用水的质量的关注程度不断加大。使用双极膜纳滤法，不仅仅能使水中的各种污染物被清除，而且水质稳定，需要的投入较少，节约能源等等。

2.5绿色能源———双极膜蓄电池

双极膜不仅仅在各种废气废水的治理中起着不可代替的作用，而且还能够将工业生产中的废酸碱液组装成蓄电池用来发电，一般情况下，0.81伏的电压是不能够被利用的，但是如果使用双极膜水解电池不仅能够使这一部分的电能得以利用，而且还能够进行充电。

2.6有机电合成技术

双极膜技术在我国有机电合成技术中也起着很大的作用。双极膜中的水在电解后会得到氢根离子，进入电氧化制备3-甲基-2-吡啶甲酰胺的阴极室里，正好堵上了草酸电还原生产乙醛酸中的氢离子消耗，而氢氧根离子正好和消耗的氢根离子合成水，使实验可以更快的进行。

3结束语

双极膜技术是一种新型膜，在环境的治理中起着不容忽视的作用，也为环境治理中的一些技术难题指明了解决方向，使得我国的环境治理走了很大的一步，继续进行双极膜的研究，完善我国的双极膜技术对祖国的未来有着深远的意义，它不单能够治理污染，同时在我国的节能事业上也有着很大的影响，在各个行业里都能够有所发展。虽然说双极膜是一种新膜，但是早在五十年代中期，就已经开始了双极膜的研究，但是由于当时各种条件的限制，这个过程极其缓慢，然后到了八九十年代，双极膜的发展才首次有了突破，出现了商品双极膜，直到今天，双极膜才开始迅猛发展，才开始进入我国社会发展的各个行业，并在环境治理中崭露头角.

作者:梁宜站 单位:广州澄然环境科技有限公司