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摘 要

为了解决工业系统中所含氟、氯离子带来的设备腐蚀问题，需要对系统中的氟、氯离子进行脱除。本文采用电渗析法脱除水中的氟氯离子，探究电渗析法脱除水中氟离子与氯离子的性能，确定该装置的相关部件及工作参数。研究了pH、工作电压及系统运行流量对氟氯离子脱除效果的影响，确定了装置运行的工艺条件，并建立了氯离子和氟离子的测定方法。

实验结果表明：电渗析技术适用于分离溶液中的氟氯离子，该装置可以长期稳定运行，脱除效果明显；分离氟离子的最合适pH为6，电压为25 V，流量为300 L/h；分离氯离子的最佳pH为4，电压为20 V，流量为300 L/h。

关键词：电渗析；氯离子；氟离子；pH；电压；流量

The Research on Removal of Fluoride and Chloride in Water by Electrodialysis

Abstract

In order to reduce the corrosion of industrial equipment in industrial system, it is necessary to remove the chloride and fluoride that contained in the system. In this work, electrodialysis was adopted to separate chloride and fluoride in water, and the capability, structure, and parameters were determined. The effects of pH, voltage, and flux on the removal efficiency were studied, and the operation parameters were optimized. At the same time, analysis methods of fluoride and chloride were established.

The results indicated that electrodialysis was appropriate and valid for the separation of the two halide ions, and the equipment could be operated stable for long-term. In term of the removal of fluoride, the best operation conditions were pH at 6, voltage of 25 V, and flux of 300 L/h. The optimal conditions for the removal of chloride were pH at 4, voltage of 20 V, and flux of 300 L/h.

Keywords: Electrodialysis; Fluoride; Chloride; pH; Voltage; Flux

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 脱硫液中F^-和Cl^-引起的腐蚀问题 2

1.3传统的处理卤素离子的方法 3

1.3.1氯离子的去除方法 3

1.3.2 氟离子的去除方法 4

1.4 电渗析的原理及其特点 5

1.5 研究的内容及其目的、意义 6

第二章 实验装置、原理和分析方法 7

2.1 实验材料 7

2.1.1 实验药品 7

2.1.2 实验分析仪器 8

2.2 实验装置及原理 8

2.2.1 电渗析器 8

2.2.2 电渗析技术脱除F^-、Cl^-装置工艺流程图 9

2.3 实验分析方法 10

2.3.1离子选择性电极法测定氟离子溶液中F^- 10

2.3.2电位滴定法测定氯离子溶液中Cl^_ 12

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 装置的运行 15

3.2 实验结果与讨论 16

3.2.1装置试运行 16

3.2.2 不同pH对氟氯离子迁移的影响 17

3.2.3 不同电压对氟氯离子迁移的影响 19

3.2.4 不同流量对氟氯离子迁移的影响 20

第四章 结论与展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 绪论

1.1研究背景

自十八大以来，国家将“大力推进生态文明建设”作为全面建设小康社会的新要求，表明国家对生态文明的建设推向了新的高度，也为保护环境和实现可持续发展指明了方向，但这也体现了我国对环境保护的高度重视。这从号称“史上最严”的环保法于2015年1月1日已开始实施就可以看出国家对环境保护和环境治理的决心。而与之对应，国家对二氧化硫排放的控制越来越严格，越来越多的燃煤电厂被要求安装脱硫装置。2011年，环境保护部及质量监督检验检疫总局联合发布了新修订的具有更高标准的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），该标准于2012年1月1日起开始实施。新标准的实施，将提高火电行业环保准入门槛。其中，新建火电燃煤锅炉的二氧化硫排放量标准分别为100 mg/m³和200 mg/m³，已建火电燃煤锅炉的二氧化硫排放量标准分别为200 mg/m³和400 mg/m^{3 [3]}，它可以在很大程度上缓解我国二氧化硫排放失控的状态，逐步降低二氧化硫的排放量，且已见成效（2012年2117.6万吨，下降4.52%；2013上半年1056.9万吨，同比下降2.48%）。

我国现存的烟气脱硫技术（FGD）主要以钙法为主，脱硫指标较难达到新标准的要求。氨法脱硫技术因此应运而生，它是气、液相反应，具有高效、低耗能、反应速率快、吸收剂利用率高、能保持脱硫效率95—99%等优点。而且氨法脱硫技术的最大特点是可资源化利用SO₂，将污染物SO₂回收成为高附加值的商品化硫酸铵产品，因此该法在我国具有很好的应用前景。锅炉烟气的主要成分为SO_x、HCl、HF、N₂、NO_x、CO₂和O₂等，部分属于环境污染型气体，上述成分在脱硫过程中参与反应并有可能发生转相，对钢铁设备造成腐蚀损坏。而HCl和HF更是如此，即：

HF NH₃ = NH₄F （1-1）

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