雙極膜技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用展望

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摘要：雙極膜，作為一種新型膜，一經(jīng)問世就被各個(gè)工業(yè)部門應(yīng)用于廢氣廢水的治理之中，不僅僅使得廢氣廢水的治理更加高效簡捷，而且很大程度上減少了工業(yè)部門廢棄物治理的投入。

關(guān)鍵詞：雙極膜技術(shù)；環(huán)境治理；廢棄物處理

1雙極膜的工作原理

雙極膜是新科技的體現(xiàn)，可以通過直流電流，把水直接分解成氫離子和氫氧根離子，雙極膜最早的研究也是電離水分子，這個(gè)技術(shù)的探索和運(yùn)用也是我國電滲析歷史上的里程碑。利用這個(gè)技術(shù)分解水比直接分解水更加節(jié)省各方面的消耗。有科學(xué)家對此做過一個(gè)對比。通過對比，我們可以清楚地看出來：使用雙極膜電解水，對于能源的消耗比直接電解水要少很多，而且在整個(gè)電解中除了氧氣和氫氣，不會(huì)生成其他任何帶有污染的東西，同時(shí)整個(gè)過程中除了電極不需要其他任何東西。除了可以電解水，雙極膜還有篩分效應(yīng)、荷電效應(yīng)，但是雙極膜和其他荷電膜相比，最大的特性是它的雙重電荷排斥性，可以在攔截陽離子的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對陰離子的攔截，可以再同一瞬間實(shí)現(xiàn)多種離子的分離。

2雙極膜技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

2.1對工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中的廢水進(jìn)行處理

2.1.1工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水

含氟液體：當(dāng)進(jìn)行氟碳工業(yè)或者鈾工業(yè)的時(shí)候，生產(chǎn)進(jìn)行中所排放的廢氣里有大量的氟和有機(jī)酸，往往必須要?dú)溲趸洸拍軓氐椎闹泻?，但是生成的氟化鉀里?huì)融入大量的重金屬，同時(shí)還有微量的放射性元素存在，嚴(yán)重威脅人體健康。而且氟化鉀還要和氫氧化鈣作用才能再次生成氫氧化鉀和一些不溶于水的廢料，不利于氟的回收。假若使用雙極膜電解水，可以不需要任何中間過程的把氟化鉀分解成氫氟酸和氫氧化鉀，減少了工作量的同時(shí)也使得氟的回收更加便捷。酸堿廢液：在很多的工業(yè)生產(chǎn)中，酸堿廢液的出現(xiàn)是不可避免的，如果不經(jīng)過處理直接排放，會(huì)對環(huán)境造成很大的污染，但是這個(gè)處理過程往往工序繁雜而且需要很大的成本投入。這個(gè)時(shí)候使用雙極膜處理不失為一個(gè)好途徑。這個(gè)技術(shù)的發(fā)展是目前我國最先進(jìn)的廢液處理方法，是遠(yuǎn)超于其他膜技術(shù)的，在我國的很多工業(yè)里都有著不可代替的作用。含重金屬的廢水：在金屬的加工過程中，不可缺少的要用到很多的水對金屬進(jìn)行降溫，在這些用過的水里不可避免的會(huì)融入很多的重金屬，必須要經(jīng)過處理才能排出去，一般情況下，采用的方法是把水里融入的重金屬變成氫氧化物沉淀下來，假若使用納濾膜技術(shù)，可以使百分之九十的廢水得以回收，而且還能使得重金屬的離子含量比之前大十倍，使其回收更加具有意義。食品工業(yè)廢水：在一九九八年，有研究人員使用復(fù)合納濾膜對豆腐生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行治理，發(fā)現(xiàn)這種膜無論是對一價(jià)鹽離子還是二價(jià)鹽離子都可以做到很好的分離，明顯減少了水中的COD，使其可以安全排放。利用該膜，可以在最低投入的同時(shí)使分解效果達(dá)到最好，不僅僅使廢水的排放問題得以解決，而且使得回收的意義更大。

2.1.2日常生活中產(chǎn)生的廢水

在我們的日常生活中，生活污水的排放是一個(gè)很大的問題。處理，投入太多，得不償失；不處理，等它自然降解過程太過漫長，對環(huán)境造成不好的影響。同時(shí)在處理過程中，需要使用大量的氧化劑，造成大量的化學(xué)殘留，如果能夠在它們中間增加一個(gè)過濾的環(huán)節(jié)，對分子質(zhì)量大于一百的大分子進(jìn)行攔截，在處理之后再進(jìn)行生物降解，可以大大減少投入，同時(shí)也使得化學(xué)殘留量大大減少。

2.2對工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣進(jìn)行分解處理

在工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)生成各種各樣的廢氣，如果不加以控制，勢必會(huì)對環(huán)境造成污染，對人類的生活造成很大的威脅，所以必須要進(jìn)行處理。采用雙極膜技術(shù)處理可以很大程度上縮減成本，而且效果更好。例如二氧化硫的回收，工業(yè)中排放的硫化物是酸雨形成的元兇，必須采取措施加以處理，首先使用氫氧化鈉液體對廢氣中的硫化物進(jìn)行吸收，再將得到的液體使用雙極膜滲析的手段進(jìn)行電解，得到二氧化硫氣體，硫酸鈉和氫氧化鈉液體，不僅僅回收了二氧化硫，也使得環(huán)境問題得到改善。使用該技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)廢氣的脫硫，而且使得廢氣回收更加方便高效。

2.3垃圾發(fā)酵制備有機(jī)酸

將廚余垃圾進(jìn)行發(fā)酵可以得到有機(jī)酸，可以將廢棄物重新作為能源，不論是對于改善環(huán)境，還是在得到經(jīng)濟(jì)的收益方面都有著很大的益處。然而在傳統(tǒng)的有機(jī)酸制備中，會(huì)在一定程度上對微生物的生長造成影響，進(jìn)一步生產(chǎn)，不僅僅需要投入很多的酸堿，對環(huán)境造成影響，而且過程比較復(fù)雜。如果使用雙極膜技術(shù)，能夠使得有機(jī)酸的生成更加高效，而且也可以很大程度上減少酸堿的投入，避免環(huán)境污染。

2.4飲用水凈化

在今天，面對水污染越來越嚴(yán)重的問題，人們對食用用水的質(zhì)量的關(guān)注程度不斷加大。使用雙極膜納濾法，不僅僅能使水中的各種污染物被清除，而且水質(zhì)穩(wěn)定，需要的投入較少，節(jié)約能源等等。

2.5綠色能源———雙極膜蓄電池

雙極膜不僅僅在各種廢氣廢水的治理中起著不可代替的作用，而且還能夠?qū)⒐I(yè)生產(chǎn)中的廢酸堿液組裝成蓄電池用來發(fā)電，一般情況下，0.81伏的電壓是不能夠被利用的，但是如果使用雙極膜水解電池不僅能夠使這一部分的電能得以利用，而且還能夠進(jìn)行充電。

2.6有機(jī)電合成技術(shù)

雙極膜技術(shù)在我國有機(jī)電合成技術(shù)中也起著很大的作用。雙極膜中的水在電解后會(huì)得到氫根離子，進(jìn)入電氧化制備3-甲基-2-吡啶甲酰胺的陰極室里，正好堵上了草酸電還原生產(chǎn)乙醛酸中的氫離子消耗，而氫氧根離子正好和消耗的氫根離子合成水，使實(shí)驗(yàn)可以更快的進(jìn)行。

3結(jié)束語

雙極膜技術(shù)是一種新型膜，在環(huán)境的治理中起著不容忽視的作用，也為環(huán)境治理中的一些技術(shù)難題指明了解決方向，使得我國的環(huán)境治理走了很大的一步，繼續(xù)進(jìn)行雙極膜的研究，完善我國的雙極膜技術(shù)對祖國的未來有著深遠(yuǎn)的意義，它不單能夠治理污染，同時(shí)在我國的節(jié)能事業(yè)上也有著很大的影響，在各個(gè)行業(yè)里都能夠有所發(fā)展。雖然說雙極膜是一種新膜，但是早在五十年代中期，就已經(jīng)開始了雙極膜的研究，但是由于當(dāng)時(shí)各種條件的限制，這個(gè)過程極其緩慢，然后到了八九十年代，雙極膜的發(fā)展才首次有了突破，出現(xiàn)了商品雙極膜，直到今天，雙極膜才開始迅猛發(fā)展，才開始進(jìn)入我國社會(huì)發(fā)展的各個(gè)行業(yè)，并在環(huán)境治理中嶄露頭角.

作者:梁宜站 單位:廣州澄然環(huán)境科技有限公司