擴散滲析

擴散滲析是指利用離子交換膜將濃度不同的進料液和接受液隔開，溶質從濃度高的一側透過膜而擴散到濃度低的一側，當膜兩側的濃度達到平衡時，滲析過程即停止進行。濃度差是滲析的推動力。在滲析過程中進料液和接受液一般是逆向流動的。

基本介紹

• 中文名：擴散滲析
• 外文名：diffusion dialysis 
• 工具：半透膜或選擇透過性離子交換膜
• 別稱：濃差滲析或自然滲析
• 推動力：濃度差
• 流動方向：逆向流動

原理

擴散滲析主要用於酸、鹼的回收。在鹼性條件下，可使用陽離子交換膜(陽膜)從鹽溶液中回收燒鹼；在酸性條件下，可使用陰離子交換膜(陰膜)從鹽溶液中回收酸。擴散滲析用於酸、鹼回收，不消耗能量，回收率可達_70%～90%，但不能將它們濃縮。

溶液中回收廢酸為例進一步闡述擴散滲析的過程，如圖1。回收酸需採用陰膜，陰膜帶正電，允許SO₄^2-通過。在濃度差推動下，原液室中的SO₄^2-向回收室的水中擴散滲析。除本身帶電外，離子交換膜孔道具有一定大小，因此還有“分子篩”的作用。當SO₄^2-向回收室遷移時，也會夾帶H⁺及Fe²⁺過去，但因為H⁺小於Fe²⁺，H⁺隨SO₄^2-滲析過去，而大部分Fe²⁺被阻擋。同時回收室中OH^-離子濃度比原液室中的高，通過陰膜進入原液室，與原液室中的H⁺離子結合成水。結果從回收室流出的是硫酸，從原液室流出的是FeSO₄^2-殘液。用擴散滲析法回收硫酸，只有原廢水硫酸濃度大於10%時，才有實用價值。

圖1

離子交換膜

擴散滲析不同於電滲析，它不需要外加直流電場，而是僅靠膜兩側溶液的濃度差為推動力。離子交換膜擴散滲析是利用離子交換膜的選擇透過性這一特性而實現物質分離的。由於擴散滲析不需要外加電場，因此，擴散滲析裝置省掉了電極室，使裝置更加簡單。擴散滲析的優點是不需外加能量，但不足之處是分離速度慢，這是由溶質的擴散係數不大和一般濃度差很小造成的。

美國最早採用陰離子交換膜作隔膜的擴散滲析法回收鋼鐵酸洗廢液中的廢酸。上海矽鋼片廠於20世紀70年代將該法用於該廠的鋼鐵酸洗廢液回收硫酸。所用的陰離子交換膜為S-203陰膜(一種無交聯的聚碸季銨型陰膜)。20世紀80年代，擴散滲析法用於稀土元素的分離並回收鹽酸。四川晨光化工研究院於20世紀80年代開發成功D型陰膜和擴散裝置，用於甘肅一家稀土公司的酸回收。20世紀80年代末，陳儒慶和葛道才等研製成功KS-1型陰膜，專門用於擴散滲析稀土分離和回收鹽酸，其動態擴散原理膜堆裝置類似於電滲析器結構，但無電極，隔板材料為無迴路聚丙烯編織網。擴散滲析方式是採用稀土酸液和水逆流方式運行．結果達到酸和稀土基本上完全分離。

近年來，唐建軍等也採用擴散滲析法從稀土酸廢液中回收硫酸，取得較好的效果。該技術在國內已得到工業套用。我國山東天維膜技術有限公司開發了另一條製備擴散滲析膜的路線，其路線是特定結構的聚合物經溶解，接著苯環溴化，甲基溴化，浸塗，胺化交聯．最後成膜，經後處理後保存。

擴散滲析的套用

擴散滲析具有設備簡單、投資少、基本不耗電等優點，可用於：①從冶金工業的金屬處理廢液中回收硫酸或鹽酸；②從濃硫酸法木材糖化液中回收硫酸；③從粘膠纖維工業的碎木漿料處理液中回收氫氧化鈉；④從離子交換樹脂裝置的再生廢液中回收酸、鹼等。在工業上套用較多的是鋼鐵酸洗廢液的回收處理。鋼鐵酸洗廢液一般含10%左右的硫酸和12%～22%的硫酸亞鐵。

某五金廠採用擴散滲析法從酸洗鋼材廢液中回收硫酸。原廢酸液含硫酸60～80g/L，硫酸亞鐵150～200g/L。經擴散滲析法處理，酸回收率達70%，回收的酸液含硫酸42～56g/L，硫酸亞鐵<15g/L．。全部設備投資在兩年內由回收的硫酸和硫酸亞鐵的收入償還。