【摘 要】
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本论文针对双极膜电渗析技术工业应用当中膜堆发热问题,探究了5单元BP-A-C膜堆排列双极膜电渗析脱盐实验过程中处理过程变化,膜堆电路特征变化、热效应变化及分布特征。针对双极膜电渗析装置建立1×N阶电阻网络图。根据Multisim 14.0仿真模拟电路测量得出双极膜电渗析系统膜堆主电路各隔室及集水槽/布水槽、集水管/布水管两端的电压,在已知各部位电阻情况下进一步计算推导得出主电路及各隔室集水槽/布水
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本论文针对双极膜电渗析技术工业应用当中膜堆发热问题,探究了5单元BP-A-C膜堆排列双极膜电渗析脱盐实验过程中处理过程变化,膜堆电路特征变化、热效应变化及分布特征。针对双极膜电渗析装置建立1×N阶电阻网络图。根据Multisim 14.0仿真模拟电路测量得出双极膜电渗析系统膜堆主电路各隔室及集水槽/布水槽、集水管/布水管两端的电压,在已知各部位电阻情况下进一步计算推导得出主电路及各隔室集水槽/布水槽、集水管/布水管处电流及热效应值。（1）5单元BP-A-C双极膜电渗析处理模拟工业废水,以恒定电流密度为30m A/cm~2,酸碱盐隔室内膜面流速为5 cm/s,运行350 min后溶液温度由初始19.3℃上升到26.6℃,盐室中氯化铵去除率达91.2%,电流效率由最初65.9%降至最终41.7%,平均能耗为1.75 k Wh/kg;酸室盐酸浓度达到0.61 mol/L,电流效率由初始55.4%降至最终31.1%,平均能耗为3.13 k Wh/kg;碱室氨水浓度达到0.68 mol/L,电流效率由初始的45.1%降至最终33.4%,平均能耗为3.65 k Wh/kg。（2）膜堆酸碱隔室各部位电阻随时间逐渐减小,盐隔室各部位电阻随时间不断增大;膜堆主电路酸碱隔室分担电压逐渐减小,盐隔室分担电压逐渐增大;集水槽/布水槽、集水管/布水管处电压特征变化趋势与膜堆总电阻和膜堆总电压趋势变化相同,总体呈先减小后增大,同一时刻各酸碱盐隔室集水槽/布水槽、集水管/布水管电压分别相等,且膜堆两侧各隔室膜单元呈对称分布,电压值大小相等,方向相反,中间膜单元处各隔室电压值为0。（3）任意时刻,膜堆主电路各单元各隔室电流均与膜堆两端输入电流保持一致,膜堆中主电路同一隔室各单元热效应相同;酸、碱隔室热效应随时间逐渐减小,盐隔室随时间逐渐增大;碱隔室热效应较酸、盐隔室大很多。酸、碱、盐隔室中流经集水槽/布水槽、集水管/布水管处泄露电流以及热效应在膜堆中均呈“对称”分布,越靠近膜堆两侧膜单元集水槽/布水槽泄露电流和热效应越大。越靠近膜堆两侧膜单元集水管/布水管泄露电流和热效应越小,中间部位泄漏电流和热效应较大。膜堆主电路热效应远大于集水槽/布水槽、集水管/布水管处热效应,而集水槽/布水槽处热效应又远大于集水管/布水管处热效应,膜堆热效应主要产生于主电路及各隔室集水槽/布水槽处,而主电路因水路循环局部发热不明显,膜堆发热问题主要由集水槽/布水槽热效应导致。（4）膜堆热效应主要受隔室集水槽/布水槽泄露电流影响,合理改善隔板结构,合理增大集/布水槽、集/布水管电阻与主电路电阻的比值,控制操作条件在适宜情况下,避免超极化条件下运行,达到减小泄漏电流从而改善膜堆发热问题。
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