专利名称：用氨氮废水生产酸和氨水的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业废水的处理方法，特别是涉及氨氮废水的处理方法及直O
背景技术氨氮废水对于人与环境的危害主要表现在两个方面其一是氨氮对人体健康的影响，水中的氨氮可以在一定条件下转换成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。其二是氨氮对生态环境的影响，氨氮对水生物起危害作用主要是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性增强而增大。氨氮毒性与池水的PH值及水温有密切关系，一般情况下，PH值及水温越高毒性越强，对鱼的危害类似亚硝酸盐。氨氮对水生物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害为摄食降低，生长缓慢，组织损伤和降低氧在组织间的输送。鱼类对水中氨氮比较敏感，但氨氮含量高时会导致鱼类死亡。急性氨氮中毒危害为水生物表现为亢奋，在水中丧失平衡，抽搐，严重者甚至死亡。氨氮对水体造成了污染，使鱼类死亡，形成亚硝酸盐危害人类的健康。所以氨氮是评价水体污染和“自净”状况的重要指标。
现有氨氮废水处理工艺多采用加碱蒸氨的方法，没有回收而放入大气中，这只是不污染水体，但仍然污染大气
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种环保无污染的用氨氮废水生产酸和氨水的方法及装置。
本发明通过采取以下技术方案实现提出一种用氨氮废水生产酸和氨水的方法，在电解槽中，依次用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜隔成三隔室，将氨氮废水通入阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室中；对电解槽通电，双极膜的界面层发生水的解离，生成H+和0Η_，ΝΗ4+穿越阳离子交换膜和OH—结合形成氨水，酸根离子穿越阴离子交换膜和H+形成酸。
进一步地，所述氨氮废水含有氯化铵。
进一步地，所述氨氮废水含有硫酸铵。
进一步地，所述氨氮废水含有硝酸铵。
设计、制作一种用氨氮废水生产酸和氨水的装置，包括氨氮废水循环槽、电解槽、 酸循环槽和氨水循环槽，所述电解槽依次用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜隔成三隔室，所述氨氮废水循环槽与阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，所述氨水循环槽与双极膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，酸循环槽与双极膜和阴离子交换膜之间的隔室相通。
与现有技术相比，本发明采用双极膜电渗析过程，具有集成度高、节能、不消耗任何酸碱盐、不产生废液、环境效益和经济效益显著等技术效果。
图1是本发明用氨氮废水生产酸和氨水的方法及装置示意图。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明做进一步详述。
本实施例是用氯化铵废水为原料生产盐酸和氨水。如图1所示，用氨氮废水生产酸和氨水的装置，包括电解槽、氨氮废水循环槽、酸循环槽和氨水循环槽(氨氮废水循环槽、 酸循环槽和氨水循环槽图中未示)，所述电解槽依次用双极膜BP、阳离子交换膜A、阴离子交换膜C和双极膜BP隔成三隔室。所述氨氮废水循环槽与阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，氨氮废水循环槽中的氯化铵浓度电解达标至排放浓度IOppm时排放掉，未达到排放浓度时，循环送至阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室中电解。所述氨水循环槽与双极膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，当氨水循环槽中的氨水浓度超过10%，送至生产现场使用，氨水浓度未达到10%时，则循环送至双极膜和阳离子交换膜之间的隔室中。酸循环槽与双极膜和阴离子交换膜之间的隔室相通，当酸循环槽中的酸浓度超过10%，便送至生产现场使用，酸循环槽中的酸浓度未达到10%，则循环双极膜和阴离子交换膜之间的隔室中。双极膜亦称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、 阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH—并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH—离子源。双极膜按宏观膜体结构分可分为均相双极膜和异相双极膜。
氯化铵是易电离的盐溶液，将含氯化铵的废水通入在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室。施加直流电后，双极膜(BP)的界面层发生水的解离，阳离子NH4+穿越阳离子交换膜C同OH—结合形成氨水，阴离子Cl—穿越阴离子交换膜同H+结合形成盐酸。双极膜解离时的反应2H20 — 2H++ 20H-。因为H2 — 2H++ 2e，理论电位为OV ;2H20 + 2e — H2 + 20H_，理论电位为0. 8^V，所以该反应电位为两反应之和2H20 — 2H+ + 20H_，理论电位为0. 828V。而有&和H2析出时水的电解理论电压为2. 057V，其中1. 229V电压消耗在A和H2的产生上，0. 828V电压消耗在水的解离反应上。
理论值需要0. 828V的电压作用于双极膜两侧，就能使水解离成H+和0H_，但实际由于膜电阻、界面层电阻的存在，实际电位比理论值要高。尽管如此，双极膜水解离方法生产酸碱仍具有明显优势，因为它没有把能量消耗在不需要的副反应上。因此具有如下优点 为氨氮废水处理提供新的思路和解决办法，巧妙地利用双极膜与单极膜的组合，低能耗地将氯化铵废水转变为盐酸与氨水重新用于生产现场；过程无氧化和还原反应；无副反应产物如O2和H2 ；仅需1对电极，节约投资；不需要在每隔室置入电极，装置体积小。
实例用规格为300mm χ IOOmm的双极膜电渗析装置，共6组(1对阴、阳膜和1张双极膜为1组)膜堆，阳极为钛涂钌电极，阴极为不锈钢板，对氯化铵溶液进行电渗析试验， 从10%氯化铵溶液制成10%盐酸和10%氨水，每吨氯化铵固体电耗1600kwh，取得了很好的效果。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用氨氮废水生产酸和氨水的方法，其特征在于在电解槽中，依次用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜隔成三隔室，将氨氮废水通入阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室中；对电解槽通电，双极膜的界面层发生水的解离，生成H+和0H_，NH4+穿越阳离子交换膜和OH—结合形成氨水，酸根离子穿越阴离子交换膜和H+形成酸。
2.如权利要求1所述的用氨氮废水生产酸和氨水的方法，其特征在于所述氨氮废水含有氯化铵。
3.如权利要求1所述的用氨氮废水生产酸和氨水的方法，其特征在于所述氨氮废水含有硫酸铵。
4.如权利要求1所述的用氨氮废水生产酸和氨水的方法，其特征在于所述氨氮废水含有硝酸铵。
5.一种用氨氮废水生产酸和氨水的装置，其特征在于包括氨氮废水循环槽、电解槽、 酸循环槽和氨水循环槽，所述电解槽依次用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜隔成三隔室，所述氨氮废水循环槽与阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，所述氨水循环槽与双极膜和阳离子交换膜之间的隔室相通，酸循环槽与双极膜和阴离子交换膜之间的隔室相通。
全文摘要
本发明涉及一种用氨氮废水生产酸和氨水的方法及装置，在电解槽中，依次用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜隔成三隔室，将氨氮废水通入阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的隔室中；对电解槽通电，双极膜的界面层发生水的解离，生成H+和OH-，NH4+穿越阳离子交换膜和OH-结合形成氨水，酸根离子穿越阴离子交换膜和H+形成酸。与现有技术相比，本发明采用双极膜电渗析过程，具有集成度高、节能、不消耗任何酸碱盐、不产生废液、环境效益和经济效益显著等技术效果。
文档编号C01C1/02GK102515317SQ20121000539
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者刘景亮 申请人:刘景亮