CN113023844B - 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法 - Google Patents

一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113023844B
CN113023844B CN201911250117.4A CN201911250117A CN113023844B CN 113023844 B CN113023844 B CN 113023844B CN 201911250117 A CN201911250117 A CN 201911250117A CN 113023844 B CN113023844 B CN 113023844B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chamber
membrane
electrodialysis
salt
dialysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911250117.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113023844A (zh
Inventor
王倩
丛威
魏允
杨鹏波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN201911250117.4A priority Critical patent/CN113023844B/zh
Publication of CN113023844A publication Critical patent/CN113023844A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113023844B publication Critical patent/CN113023844B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明公开了一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法，包括以下步骤：1)利用阴阳膜扩散渗析处理含盐发酵废液，使其中的无机盐跨膜渗透到另一侧得到无机盐水溶液，2)利用双极膜电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐对应的酸和碱，或利用普通电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐的浓缩液。该方法能有效控制双极膜电渗析或普通电渗析的膜污染，降低运行能耗，延长维护周期。

Description

一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法
技术领域
本发明属于氨基酸发酵行业，涉及一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法，能有效控制双极膜电渗析或普通电渗析的膜污染，降低运行能耗，延长维护周期。
背景技术
发酵法生产氨基酸，在发酵和提取时为满足工艺pH条件，需要加入酸或碱，这就导致提取氨基酸剩余后的发酵废液中含有高盐分，盐浓度一般为1～200g/L，即为含盐发酵废液。除无机盐外，发酵时未耗尽的培养基成分、菌体细胞及其碎片和工业用水中的杂质成分均存在于含盐发酵废液中。
以谷氨酸等电母液为例。谷氨酸(Glutamic Acid，缩写为Glu)是一种酸性氨基酸，主要用于生产谷氨酸单钠盐(Monosodium Glutamate)即味精。目前，国内谷氨酸(味精)生产已全部采用发酵法，且多以淀粉为原料，其生产过程包括：原料预处理、微生物发酵、谷氨酸分离提取、提纯与精制等过程。在发酵过程中不断补加氨(约0.4吨/吨味精)控制发酵液的pH维持在7左右。发酵结束，向发酵液中添加浓硫酸(约0.8吨浓硫酸/吨味精)调节pH至等电点3.2，使谷氨酸结晶后分离晶体。谷氨酸晶体经过脱色、中和成谷氨酸单钠，精制后成商品味精。而提取谷氨酸结晶后剩余的等电母液成为味精生产中难处理的发酵废液。谷氨酸等电母液中含有约20g/L的Glu和高浓度的硫酸铵(浓度可达30-100g/L)，还含有其他发酵副产物，如乳酸、丙氨酸，以及菌体、蛋白、多糖等有机物和钙、镁等多价金属离子。其中，高浓度的硫酸铵是导致等电母液中Glu难回收、谷氨酸发酵废液难以进行传统生化处理的关键因素。等电母液中的硫酸铵来源于发酵中补加的氨和发酵结束后调pH值至等电点时加的浓硫酸。专利申请200910243319.6中提出利用双极膜电渗析技术将谷氨酸等电母液中的硫酸铵再生为硫酸和氨，回用于发酵和调pH，不但解决了高浓度硫酸铵限制等电母液中谷氨酸回收和后续生化处理的问题，而且实现了资源的回用。
然而，等电母液中的菌体、蛋白、多糖、色素等有机杂质会污染双极膜电渗析的阴膜，甚至双极膜的酸室侧，而钙、镁等多价金属离子则会在双极膜电渗析的阳膜，甚至双极膜的碱室侧形成盐垢污染，膜被污染后会阻挡离子迁移通道，增大膜电阻，使双极膜电渗析的能耗显著增加，离子迁移速度减慢。膜污染的累积导致双极膜电渗析脱盐速度变慢、电能消耗升高。可通过清洗去除膜污染，部分恢复膜性能，但清洗过程消耗时间且膜性能也难以完全恢复。因此，进入双极膜设备前对谷氨酸等电母液进行预处理、去除会导致膜污染的物质必不可少。
常用的预处理手段有过滤，吸附(活性炭吸附、树脂吸附等)、氧化剂氧化(如用双氧水、次氯酸等)、絮凝沉淀等等。过滤法(微滤、超滤等)通过截留孔径的筛分可去除较大的固体杂质、胶体以及大分子物质(如蛋白、多糖、色素等)，对钙、镁的去除没有效果。吸附法(如活性炭、硅藻土等)可吸附色素和部分有机杂质，但无法去除钙、镁，而且吸附剂用量大，难再生，失效后的吸附剂会产生新的固体废弃物污染。氧化剂可以将有机物氧化分解而除去，有一定的脱色效果，但谷氨酸等电母液有机物含量高，试剂用量较大，成本高，且会导致谷氨酸被氧化损失，而过量的氧化剂可能残留在母液中，影响后续从母液中回收得到的Glu的食用安全性，也无法去除多价金属离子。絮凝法主要去除有机大分子物质(如菌体碎片、胶体类物质等)，絮凝剂容易残留在母液中影响后续回收的Glu的安全性，且絮凝法对处理料液的pH值有一定要求，等电母液偏酸，絮凝剂的絮凝效果较差，对有机杂质的去除效果有限，经絮凝处理后母液中残留的有机物浓度仍较高，母液仍较浑浊，也无法去除多价金属离子。化学沉淀法通过加入化学试剂可以与多价金属离子形成沉淀从而将其去除，对有机杂质的去除没有作用，适用于中性或碱性料液，等电母液pH值偏酸沉淀效果不理想，且母液中的部分多价金属离子并非游离状态，而是与有机物结合共存，沉淀剂难以将其沉淀析出。离子交换法主要作用于无机离子，对有机杂质的去除效果有限，阳离子(包括螯合树脂)可以去除多价金属离子，但在酸性条件下由于H+的竞争，对多价离子的去除效果差，阴树脂对色素有一定的去除效果，但离子交换法的树脂用量大、成本高，树脂的清洗与再生消耗大量酸碱并产生新的废水。综上可知，现有的预处理手段均难以同时有效去除谷氨酸等电母液中的大分子有机物和多价金属离子。
传统的扩散渗析(Diffusion Dialysis，DD)是将同种选择透过性离子交换膜装入膜堆，以浓度差为动力，使溶液中的溶质由高浓度一侧，通过膜向低浓度一侧迁移的过程，目前主要用于酸﹑碱废液中酸、碱的回收。当用扩散渗析回收废液中的酸时，膜组件中安装的均为扩散渗析阴离子交换膜(以下简称扩散渗析阴膜，膜上有带正电荷的固定基团)，酸根离子与H+均透过扩散渗析阴膜迁移。具体过程为：酸根离子在浓度差的推动下从高浓度的一侧跨阴膜向低浓度的一侧迁移，根据电中性的要求，会有带正电荷的离子伴随着酸根离子迁移，H+离子水化半径小，电荷少，离子淌度比其他离子高一个数量级，因此H+会比其他阳离子优先过膜，这就使废液中的酸得以回收。扩散渗析回收碱的过程与之类似，膜组件中安装的均为扩散渗析阳离子交换膜(以下简称扩散渗析阳膜，膜上有带负电荷的固定基团)，阳离子与OH-均透过扩散渗析阳膜迁移。具体过程为：阳离子在浓度差的推动下跨膜迁移，而OH比其他阴离子优先过膜，与阳离子伴随迁移，从而实现废液中碱的回收。以扩散渗析回收钢铁酸洗废液(主要成份FeSO4和H2SO4)中的硫酸为例，在阴离子交换膜的两侧，分别通入废酸液及接受液(去离子水)时，废酸液侧的硫酸及其盐的浓度远高于水的一侧。阴离子膜允许带负电的水化离子通过，而排斥带正电荷的水化离子，故在浓度差的作用下，废酸侧的阴离子SO4 2-顺利地透过膜孔道进入水的一侧。同时根据电中性要求，H+会优先通过膜，而金属离子Fe2+的水化离子半径较大，又是高价的，因此被阻隔。
扩散渗析膜可以阻挡绝大部分大分子有机物，而让电解质透过。但采用上述的回收硫酸的全阴膜扩散渗析从谷氨酸等电母液中回收硫酸铵时，NH4 +难以像H+那样很容易的跟随SO4 2-迁移，无法有效回收硫酸铵。同样，采用上述回收碱的全阳膜扩散渗析时，SO4 2-离子半径更大，难以像OH-那样随NH4 +迁移，也无法有效回收硫酸铵。
发明内容
为解决双极膜电渗析处理含盐发酵废液(例如，谷氨酸等电母液)膜污染严重、能耗高的问题，本发明提供了一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法，具体利用阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析或普通电渗析结合处理含盐发酵废液的方法，包括以下步骤：
1)用阴阳膜扩散渗析处理含盐发酵废液，使其中的无机盐跨膜渗透到另一侧得到无机盐水溶液；
2)利用双极膜电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐对应的酸和碱，或利用普通电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐的浓缩液。
其中，所述阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者串联成先后进行的两个步骤，交替进行；或者，所述阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者耦合进行，先开始阴阳膜扩散渗析，再开始双极膜电渗析或普通电渗析，或者，二者同时开始；
其中，所述阴阳膜扩散渗析是由扩散渗析阴膜和扩散渗析阳膜间隔排列组成的膜堆，将含盐发酵废液通入扩散室，盐分透过扩散渗析阴膜和阳膜进入渗析室，在渗析室得到无机盐水溶液。
其中，阴阳膜扩散渗析是由扩散渗析阴膜和扩散渗析阳膜间隔排列组成的膜堆(为区别于传统的扩散渗析，本发明称其为“阴阳膜扩散渗析”)，通入含盐发酵废液的室为扩散室，盐分透过扩散渗析阴膜和阳膜进入渗析室，在渗析室得到较纯净的无机盐水溶液。以谷氨酸等电母液为例，先将谷氨酸等电母液通入阴阳膜扩散渗析的扩散室，其中的硫酸根离子和铵根离子分别透过阴膜和阳膜，进入另一侧的渗析室，扩散渗析膜可以阻挡绝大部分大分子有机物和钙镁等多价金属离子，而让硫酸铵通过。如果渗析室初始液为去离子水，则渗析室得到的是较纯净的硫酸铵水溶液。
将阴阳膜扩散渗析的渗析室中的无机盐水溶液通入双极膜电渗析的盐室，在酸室和碱室得到对应的酸和碱。以谷氨酸等电母液为例，其中的SO4 2-和NH4 +在电场驱动下分别跨膜，迁入酸室和碱室，配合双极膜解离水的作用，分别在酸室和碱室生成硫酸和氨。上述过程中将阴阳膜扩散渗析作为双极膜电渗析的除杂步骤，可以去除大部分易导致双极膜电渗析膜污染的物质，对得到的硫酸铵水溶液进行双极膜电渗析操作的能耗也显著低于直接对谷氨酸母液进行双极膜电渗析操作的能耗。双极膜电渗析对阴阳膜扩散渗析的渗析室有脱盐作用，可使迁入渗析室的硫酸铵被脱除，使得渗析室中硫酸铵浓度低于扩散室的硫酸铵浓度。
还可以将阴阳膜扩散渗析的渗析室中的无机盐水溶液通入普通电渗析的淡化室，在浓缩室得到无机盐的浓缩液。以谷氨酸等电母液为例，其中的SO4 2-和NH4 +在电场驱动下分别跨膜，迁入浓缩室，得到浓缩的硫酸铵。上述过程，将阴阳膜扩散渗析作为普通电渗析的除杂步骤，可以去除大部分易导致普通电渗析膜污染的物质，对得到的硫酸铵水溶液进行普通电渗析操作的能耗也显著低于直接对谷氨酸等电母液进行普通电渗析操作的能耗。普通电渗析对阴阳膜扩散渗析的渗析室有脱盐作用，可使迁入渗析室的硫酸铵被脱除，使得渗析室中硫酸铵浓度低于扩散室的硫酸铵浓度。
与现有技术相比，该方法的好处在于：1)使用的阴阳膜扩散渗析膜堆中同时安装了间隔排列的扩散渗析阴膜和扩散渗析阳膜，适应了盐的扩散渗析迁移，可以实现扩散渗析对盐的有效分离回收；2)扩散渗析拦截了易造成双极膜电渗析或普通电渗析污染的绝大部分污染物(主要为发酵液中常见的大分子有机物和多价金属离子)，可有效控制膜污染，延长双极膜电渗析或普通电渗析的运行周期和寿命，降低双极膜电渗析或普通电渗析的运行能耗；3)扩散渗析中渗析室的无机盐始终可维持在较低浓度，有利于保证扩散渗析膜两侧的浓差，加大迁移推动力，加快扩散渗析的盐迁移速度。
本发明的阴阳膜扩散渗析技术与通常用于回收酸或碱的传统的扩散渗析不同。为了实现对硫酸铵的分离回收，本发明的阴阳膜扩散渗析的膜组件中同时安装等量的扩散渗析阴膜和阳膜。本发明所述的同时使用扩散渗析阴膜和阳膜的膜组件(其中阴、阳膜间隔排列)的扩散渗析分离回收谷氨酸等电母液中硫酸铵过程的离子迁移示意图如图1所示。其中1室为扩散室，2室为渗析室，DDAM为扩散渗析阴膜，DDCM为扩散渗析阳膜，Glu为谷氨酸，M2+表示钙、镁等多价金属离子，MOM表示大分子有机物。扩散渗析的1室(扩散室)通入含硫酸铵的谷氨酸等电母液，在2室(渗析室)初始加入去离子水，当液体流过膜表面，等电母液中的NH4 +和SO4 2-可跨过扩散渗析膜迁入2室(渗析室)，而谷氨酸、大分子有机物和多价金属离子则被截留在1室(扩散室)内，2室(渗析室)可得到较纯净的硫酸铵水溶液。
作为优选，步骤2)双极膜电渗析或普通电渗析后，将盐室或脱盐室获得的溶液再次通入渗析室进行阴阳膜扩散渗析，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者交替进行。
作为优选，所述含盐发酵废液的盐浓度为1-200g/L。
作为优选，所述酸室或碱室初始料液与盐室料液的体积比为0.05-2:1。
作为优选，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析串联成先后进行的两个步骤，先进行阴阳膜扩散渗析，当阴阳膜扩散渗析的扩散室和渗析室间没有盐浓度差或者盐浓度差较小(扩散室与渗析室之间的盐浓度差小于5-10g/L)时，停止阴阳膜扩散渗析，将阴阳膜扩散渗析的渗析室内的盐溶液通入双极膜电渗析的盐室进行双极膜电渗析操作，当双极膜电渗析的盐室内溶液电导率小于5mS/cm时，停止双极膜电渗析，将双极膜电渗析的盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的渗析室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内的含盐废液的盐浓度降低到需要的值，一般为扩散室内溶液电导率下降到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围；
或者，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析耦合，阴阳膜扩散渗析的渗析室和双极膜电渗析的盐室共用一个料缸，通过两个输液泵可分别同时泵入扩散渗析的渗析室和双极膜电渗析的盐室；在阴阳膜扩散渗析膜堆中，阴阳膜扩散渗析的扩散室中的盐透过扩散渗析膜进入阴阳膜扩散渗析的渗析室，使共用料缸中的盐浓度升高；同时，在双极膜电渗析膜堆中，盐室内的阳离子(如NH4 +)和阴离子(如SO4 2-)会分别迁入碱室和酸室，使共用料缸中的盐(如硫酸铵)浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值，一般为扩散室内溶液电导率下降到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围；所述阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析同时开始，或者，先开始阴阳膜扩散渗析一段时间后再开始双极膜电渗析。
作为优选，阴阳膜扩散渗析与普通电渗析串联成先后进行的两个步骤，先进行阴阳膜扩散渗析，当阴阳膜扩散渗析的扩散室和渗析室间没有盐浓度差或者盐浓度差较小(扩散室与渗析室之间的盐浓度差小于5-10g/L时，停止阴阳膜扩散渗析，将阴阳膜扩散渗析的渗析室内的盐溶液通入普通电渗析的脱盐室进行普通电渗析操作，当普通电渗析的脱盐室内溶液电导率小于5mS/cm时，停止普通电渗析，将普通电渗析的脱盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的渗析室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液的盐浓度降低到需要的值；
或者，阴阳膜扩散渗析与普通电渗析耦合，阴阳膜扩散渗析的渗析室与普通电渗析的脱盐室共用一个料缸；在阴阳膜扩散渗析膜堆中，阴阳膜扩散渗析的扩散室中的盐(如硫酸铵)会过膜进入阴阳膜扩散渗析的渗析室，使共用料缸中的盐(如硫酸铵)浓度升高；在普通电渗析膜堆中，脱盐室内的阳离子(如NH4 +)和阴离子(如SO4 2-)会迁入浓缩室，使共用料缸中的盐(如硫酸铵)浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值，一般为扩散室内溶液电导率下降到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围。
本发明采用的的双极膜电渗析技术原理为：双极膜电渗析可以解离水生成H+和OH-，结合阴离子交换膜和/或阳离子交换膜，双极膜电渗析可以把盐生成相应的酸和碱。图2是“酸－盐－碱”三室双极膜电渗析的膜堆结构示意图。其中AM为阴离子交换膜，CM为阳离子交换膜，BM为双极膜，“盐”表示盐室液，“酸”表示酸室液，“碱”表示碱室液。膜片之间放置有隔板间隔。盐室初始加入待处理料液(如硫酸铵的水溶液)，酸室初始可加入水或稀酸，碱室初始可加入水或稀碱。膜堆的最外侧为阴、阳电极板，用于形成直流电场，阴阳极板内嵌阴极室和阳极室，阴、阳极室内加入极室液，用于导电和排出极室反应产物。在电场作用下，双极膜内的水分子解离成H+和OH-，分别迁移进入酸室和碱室，盐室的阳离子(如NH4 +)和阴离子(如SO4 2-)分别迁移进入碱室和酸室，则在酸室得到酸(如H2SO4)，在碱室得到碱(如NH3·H2O)。
上述阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析可以串联成先后进行的两个步骤操作：先进行阴阳膜扩散渗析，随着1室(扩散室)内盐离子跨扩散渗析膜迁入2室(渗析室)，2室内溶液盐浓度逐渐升高，1室与2室之间盐浓度差逐渐减小，当二者间没有浓度差或差较小(1室与2室之间的盐浓度差小于5-10g/L)时，停止阴阳膜扩散渗析，将2室内盐溶液通入双极膜电渗析的盐室进行双极膜电渗析操作，当双极膜电渗析的盐室内盐浓度降低到一定值时(盐室溶液电导率＜5mS/cm时)，停止双极膜电渗析，将双极膜电渗析的盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的2室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的1室内含盐废液的盐浓度降低到需要的值。该盐浓度值由后续工艺处理要求决定，一般阴阳膜扩散渗析1室内溶液电导率需降低到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围。此时，在双极膜电渗析的酸室和碱室可以回收到对应的稀酸和稀碱。
也可以将阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析耦合操作：本发明所述的阴阳膜扩散渗析耦合双极膜电渗析的流程如图3所示。扩散渗析的2室(渗析室)和双极膜电渗析的盐室共用一个料缸(2号料缸)，通过两个输液泵可分别泵入扩散渗析的2室和双极膜电渗析的盐室。一方面，在扩散渗析膜堆中，扩散渗析的1室中的硫酸铵会透过扩散渗析膜进入扩散渗析的2室，使2号料缸中的硫酸铵浓度升高；另一方面，在双极膜电渗析膜堆中，盐室内的阳离子(如NH4 +)和阴离子(如SO4 2-)会分别迁入碱室和酸室，使2号料缸中硫酸铵浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值，一般阴阳膜扩散渗析1室内溶液电导率0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围。此时，在双极膜电渗析的酸室和碱室可以回收到对应的稀酸和稀碱。
耦合操作模式下，阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析可同时开始，也可先开始阴阳膜扩散渗析，间隔一段时间后，当2号料缸中溶液电导率达到5-50mS/cm，优选范围为10-20mS/cm时，开始双极膜电渗析，这样做的好处在于当2号料缸中有一定浓度硫酸铵时，可降低双极膜电渗析盐室电阻。
在上述耦合操作过程中，2号料缸中的硫酸铵浓度可通过控制双极膜电渗析的操作条件调节，如改变操作电压(或电流)、膜面积等。一般控制在硫酸铵浓度≥1g/L。硫酸铵浓度过低会增大双极膜电渗析盐室的电阻。
通过扩散渗析与双极膜电渗析的串联操作或耦合操作均可以实现以下效果：1)阴阳膜扩散渗析可截留谷氨酸等电母液中绝大部分的有机大分子物质和大部分钙镁离子，硫酸铵从扩散渗析的1室迁入扩散渗析的2室，扩散渗析的2室回收的硫酸铵溶液很干净，易导致双极膜电渗析膜污染的物质基本被阻挡，双极膜电渗析过程的膜污染被有效控制；2)双极膜电渗析的脱盐作用可使扩散渗析的2室中的硫酸铵浓度控制在较低水平，保证了扩散渗析的1室和的2室间的浓差，使扩散渗析硫酸铵的迁移速度得到维持而不易衰减，从而提高硫酸铵的膜通量和回收率。
上述串联操作或耦合操作中的双极膜电渗析也可替换为普通电渗析。普通电渗析的膜堆结构和离子迁移如图4所示，普通电渗析膜堆由间隔排列的阴膜和阳膜组成，膜片之间放置有隔板间隔，膜堆的最外侧为阴、阳电极板，用于形成直流电场，阴阳极板内嵌阴极室和阳极室，阴、阳极室内通入极室液，用于导电和排出极室反应产物。当普通电渗析的脱盐室通入含盐料液(以含硫酸铵的料液为例)，在直流电场作用下，NH4 +和SO4 2-分别跨过电渗析阳膜和电渗析阴膜迁入浓缩室，脱盐室料液中硫酸铵浓度逐渐降低，而浓缩室料液中硫酸铵浓度逐渐升高，则可在脱盐室得到脱除硫酸铵的料液，在浓缩室回收到硫酸铵溶液。
上述阴阳膜扩散渗析和普通电渗析可以串联成先后进行的两个步骤操作：先进行阴阳膜扩散渗析，随着1室(扩散室)内盐离子跨扩散渗析膜迁入2室(渗析室)，2室内溶液盐浓度逐渐升高，1室与2室之间盐浓度差逐渐减小，当二者间没有浓度差或差较小(1室与2室之间的盐浓度差小于5-10g/L)时，停止阴阳膜扩散渗析，将2室内盐溶液通入普通电渗析的脱盐室进行普通电渗析操作，当普通电渗析的脱盐室内盐浓度降低到一定值时(盐室溶液电导率小于5mS/cm时)，停止普通电渗析，将普通电渗析的脱盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的2室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的1室内含盐废液的盐浓度降低到需要的值，一般为扩散室内溶液电导率下降到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围。此时，在普通电渗析的浓缩室可以回收到一定浓度的纯净的盐溶液。
也可以将阴阳膜扩散渗析和普通电渗析耦合操作：阴阳膜扩散渗析耦合普通电渗析回收味精母液中硫酸铵的流程如图5所示。普通电渗析膜堆脱盐室与扩散渗析膜堆2室共用2号料缸。在阴阳膜扩散渗析膜堆中，1室中的硫酸铵会过膜进入2室，使2号料缸中的硫酸铵浓度升高；在普通电渗析膜堆中，脱盐室内的NH4 +和SO4 2-会迁入浓缩室，使2号料缸中硫酸铵浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值，一般为扩散室内溶液电导率下降到0.1～20mS/cm的范围，优选1～10mS/cm的范围。此时，在普通电渗析的浓缩室可以回收到一定浓度的纯净的盐溶液。这样，可在电渗析的浓缩室回收到高浓度的硫酸铵，而在2号料缸内始终维持较低的硫酸铵浓度，等电母液中含有的钙、镁等多价金属离子和有机大分子等易污染离子交换膜的物质大部分被留在1室中，不会进入普通电渗析膜堆。同样可以实现上述的通过阴阳膜扩散渗析防控电渗析膜污染的作用和利用普通电渗析维持扩散渗析浓差，保证迁移推动力，提高硫酸铵回收率的效果。
耦合操作模式下，阴阳膜扩散渗析和普通电渗析可同时开始，也可先开始阴阳膜扩散渗析，间隔一段时间后，当2号料缸中溶液电导率达到5-50mS/cm，优选范围为10-20mS/cm时，开始普通电渗析，这样做的好处在于当2号料缸中有一定浓度硫酸铵时，可降低普通电渗析脱盐室电阻。
本发明所述的阴阳膜扩散渗析器为常规的扩散渗析器，膜组件可以为板式、卷式或其他可以实现扩散渗析分离回收硫酸铵过程的任何形式。
本发明所述的阴阳膜扩散渗析膜堆使用的离子交换膜没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的离子交换膜，由市场购买即可。例如常规的扩散渗析阴膜和阳膜，也可使用电渗析过程常用的阴、阳离子交换膜和一价阴、阳离子选择膜(即可让一价的阴离子或者阳离子优先透过，而阻挡二价及以上价态离子透过的离子交换膜)。
本发明所述的阴阳膜扩散渗析的1号料缸中初始加入含盐的发酵废液，如，谷氨酸等电母液。2室(渗析室)连接的2号料缸中初始加入水，所述水中钙和镁总量不高于2mg/L，可以为常规的去离子水、蒸馏水、纯净水等一种或者几种。
本发明所述1号料缸加入的含盐发酵废液体积和2号料缸加入的水的体积可以为任意，1号料缸中的含盐发酵废液可以一次性加入，也可以分多次加入。因为耦合的双极膜电渗析或普通电渗析可使2号料缸中的盐维持在较低浓度，所以2号料缸中加入的水体积足以维持循环即可，无需很大。
本发明所述的双极膜电渗析器为常规的双极膜电渗析设备，可采用常规的操作方法，包括恒流、恒压或变流、变压方式。双极膜电渗析器的组织方式包括常规的一级一段和多级多段。3号料缸和4号料缸可以按照常规方法根据待回收的无机盐种类选择初始液。例如，当待回收的无机盐是硫酸铵时，3号料缸可加入水或稀硫酸作为双极膜电渗析酸室的初始液；4号料缸中可按照常规方法用水、稀氨水作为碱室的初始液，从而直接在碱室得到氨水；或按照常规方法以NaOH溶液、KOH溶液或其它强碱性介质为碱室的初始液，将碱室中生成的氨用空气或其它惰性气体吹出得到氨气。双极膜电渗析器的极室料液组成为常规的工业双极膜电渗析器常用的极室组成，如0.1～0.5mol/L的氯化钠或其它惰性电解质的水溶液；极室的体积为常规体积，通常以极室料液能在膜堆内正常循环即可。各室(包括酸室、碱室、盐室、极室)料液的温度采用常规电渗析操作的温度，通常不超过5～50℃的范围；各室(包括酸室、碱室、盐室、极室)的流速采用常规流速，通常不超过0.1～10cm/s的范围；电流密度采用常规的电流密度，通常不超过1～200mA/cm2的范围。
本发明所述的三室双极膜电渗析的酸室和碱室初始料液体积以达到预定的再生酸和碱的浓度为准。通常酸室或碱室初始料液与盐室料液的体积比为0.05-2:1。
本发明所述的双极膜电渗析器使用的双极膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的离子交换膜，由市场购买即可。例如常规的电渗析阴膜、阳膜和双极膜，也可采用扩散渗析过程常用的阴、阳离子交换膜和一价阴、阳离子选择膜(即可让一价的阴离子或者阳离子优先透过，而阻挡二价及以上价态离子透过的离子交换膜)。
本发明所述的普通电渗析器为常规的电渗析设备，可采用常规的操作方法，包括恒流、恒压或变流、变压方式。普通电渗析器的组织方式包括常规的一级一段和多级多段。3号料缸可以按照常规方法根据待回收的无机盐种类选择初始液。例如，当待回收的无机盐是硫酸铵时，3号料缸初始可加入水或者稀硫酸铵溶液作为初始液。普通电渗析器的极室料液组成为常规的工业普通电渗析器常用的极室组成，如0.1～0.5mol/L的氯化钠或其它惰性电解质的水溶液；极室的体积为常规体积，通常以极室料液能在膜堆内正常循环即可。各室(包括脱盐室、浓缩室和极室)料液的温度采用常规电渗析操作的温度，通常不超过5～50℃的范围；各室(包括脱盐室、浓缩室和极室)的流速采用常规流速，通常不超过0.1～10cm/s的范围；电流密度采用常规的电流密度，通常不超过1～200mA/cm2的范围。
本发明所述的普通电渗析器使用的阴离子交换膜和阳离子交换膜没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的离子交换膜，由市场购买即可。例如常规的电渗析阴膜、阳膜，也可采用扩散渗析过程常用的阴、阳离子交换膜和一价阴、阳离子选择膜(即可让一价的阴离子或者阳离子优先透过，而阻挡二价及以上价态离子透过的离子交换膜)。
本发明所述的通入阴阳膜扩散渗析的1室(扩散室)的含盐发酵废液，除谷氨酸等电母液之外，还可以是任何无机盐浓度在1-200g/L的发酵来源料液；优选但不限于有机酸、有机碱或者氨基酸生产过程中产生的含盐浓度在1-200g/L的废液；
或者为无机盐浓度在1-200g/L，且同时含有多种有机组分和/或二价及以上金属离子的复杂料液。本发明所述的谷氨酸等电母液或其他含无机盐复杂废液的无机盐浓度优选为10-100g/L。
附图说明
图1为阴阳膜扩散渗析膜堆结构及离子迁移示意图；
图2为“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析膜堆结构和酸碱再生示意图(以硫酸铵为例)；
图3为阴阳膜扩散渗析耦合双极膜电渗析回收含盐发酵废液中盐分的流程图；
图4为普通电渗析膜堆结构和离子迁移示意图；
图5为阴阳膜扩散渗析耦合普通电渗析回收含盐发酵废液中盐分的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
使用本发明所述的阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析耦合的运行方式脱除谷氨酸等电母液中的硫酸铵。扩散渗析器为板式，膜堆尺寸为100mm×200mm，使用4张TWDDA型扩散渗析阴膜(山东天维膜技术有限公司)和4张TWDDC(山东天维膜技术有限公司)扩散渗析阳膜，阴膜和阳膜间隔排列，膜堆结构如图1所示。双极膜电渗析器为板式，膜堆尺寸为80mm×180mm，使用2张GeBM双极膜(北京廷润膜技术开发有限公司)，1张RXAM阴膜(河北亚德世环保设备有限公司)和1张SHCM阳膜(上海翔封水处理设备有限公司)，膜堆结构如图3所示。使用钛涂钌作阳极板，不锈钢作阴极板。扩散渗析和双极膜电渗析隔板隔网均为聚丙烯材料，隔板为无迴路隔板，隔网为编织网型。
操作流程参见图3。将宁夏伊品生物科技的含谷氨酸18g/L、硫酸铵42g/L的谷氨酸等电母液0.3L加入1号料缸，将0.3L去离子水加入2号料缸，3号和4号料缸中初始加入0.3L去离子水，5号料缸初始加入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动扩散渗析1室和2室的输液泵，使谷氨酸等电母液和水分别以0.3cm/s的线速度流过扩散渗析膜堆的扩散室和渗析室；与此同时，启动双极膜电渗析酸室、碱室和盐室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压8V。运行过程中每隔20min测定1号料缸和2号料缸料液的电导率和pH值。随着操作的进行，1号料缸中等电母液的电导率逐渐降低，2号料缸中液体电导率逐渐升高至一定值后再逐渐降低。经过300min的操作，扩散室等电母液电导率降低至约3mS/cm时停止扩散渗析和电渗析操作。在1号料缸回收到0.27L脱无机盐的等电母液，在3号料缸回收到0.32L浓度约为0.3mol/L的硫酸，在4号料缸回收到0.31L质量浓度约为3.5％的氨水。2号料缸中的剩余液体电导率约为2mS/cm，不需回收，可直接作为下一批次操作的2号料缸初始液。经计算，第一批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗1.81kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.1mol/m2/h硫酸铵。
在1号料缸中加入新的谷氨酸等电母液，在3号和4号料缸中加入0.3L新的去离子水，2号料缸和5号料缸中的料液保留，开始第二批次的扩散渗析耦合双极膜电渗析操作，操作方式与之前相同。经过五批次的重复运行，第五批时扩散渗析耦合双极膜电渗析运行至300min时，扩散室等电母液电导率降低至3.2mS/cm，第五批在1号料缸回收到0.28L脱无机盐的等电母液，在3号料缸回收到0.305L浓度约为0.3mol/L的硫酸，在4号料缸回收到0.305L质量浓度约为1.2％的氨水。经计算，第五批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为1.78kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.11mol/m2/h硫酸铵。
对比例：当单独使用实施例1所述的双极膜电渗析器处理谷氨酸等电母液时，需先对等电母液进行微滤除菌处理，除菌后的、含约42g/L硫酸铵和17g/L谷氨酸的等电母液0.3L通入双极膜电渗析的盐室，在酸室和碱室初始通入0.3L去离子水，极室通入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动双极膜电渗析酸室、碱室和盐室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压8V。运行过程中每隔20min取样测定盐室内料液pH值和电导率。经过280min的操作，盐室内等电母液电导率降低至约3mS/cm时停止双极膜电渗析。在盐室可回收到0.28L脱无机盐的等电母液，在酸室可回收到0.31L浓度约为0.3mol/L的硫酸，该硫酸溶液呈浅棕色，在碱室可回收到0.31L质量浓度约为3.5％的氨水，该稀氨水略带浅棕色。经计算，第一批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为2.5kWh/kg硫酸铵，膜通量为2.7mol/m2/h硫酸铵。
在盐室通入新的除菌后的上述谷氨酸等电母液0.3L，在酸室和碱室通入新的0.3L去离子水，开启直流电源，开始第二批次的双极膜电渗析操作。经过五批次的重复运行，第五批时，双极膜电渗析运行至340min时，盐室等电母液电导率降低至约3.4mS/cm，第五批在盐室可回收到0.285L脱无机盐的等电母液，在酸室可回收到0.31L浓度约为0.3mol/L的硫酸，在碱室可回收到0.305L质量浓度约为1.2％的氨水。经计算，第五批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为3.43kWh/kg硫酸铵，膜通量为2.1mol/m2/h硫酸铵。
实施例2
使用本发明所述的阴阳膜扩散渗析与普通电渗析耦合的运行方式脱除谷氨酸等电母液中的硫酸铵。使用的扩散渗析器同实施例1。普通电渗析器为板式，膜堆尺寸为80mm×180mm，1张RXAM阴膜(河北亚德世环保设备有限公司)和2张SHCM阳膜(上海翔封水处理设备有限公司)，膜堆结构如图4所示。使用钛涂钌作阳极板，不锈钢作阴极板。扩散渗析和普通电渗析的隔板隔网均为聚丙烯材料，隔板为无迴路隔板，隔网为编织网型。
操作流程见图5。将宁夏伊品生物科技的含谷氨酸18g/L、硫酸铵42g/L的谷氨酸等电母液0.3L加入1号料缸，将0.3L去离子水加入2号料缸，3号料缸中初始加入0.3L去离子水，4号料缸初始加入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动扩散渗析1室和2室的输液泵，使谷氨酸等电母液和水分别以0.3cm/s的线速度流过扩散渗析膜堆的扩散室和渗析室；与此同时，启动普通电渗析脱盐室和浓缩室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压4V。运行过程中每隔20min测定1号料缸和2号料缸料液的电导率和pH值。随着操作的进行，1号料缸中等电母液的电导率逐渐降低，2号料缸中液体电导率逐渐升高至一定值后再逐渐降低。经过180min的操作，扩散室等电母液电导率降低至约3mS/cm时停止扩散渗析和电渗析操作。在1号料缸回收到0.28L脱无机盐的等电母液，在3号料缸回收到0.32L浓度约为38/L的硫酸铵溶液。2号料缸中的剩余液体电导率约为2mS/cm，不需回收，可直接作为下一批次操作的2号料缸初始液。经计算，第一批次普通电渗析浓缩回收硫酸铵的能耗为0.39kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.75mol/m2/h。
在1号料缸中加入新的谷氨酸等电母液，在3号料缸中加入0.3L去离子水，2号料缸和4号料缸中的料液保留，开始第二批次的扩散渗析耦合普通电渗析操作，操作方式与之前相同。经过五批次的重复运行，第五批时扩散渗析耦合电渗析运行至180min时，扩散室等电母液电导率降低至3.5mS/cm，第五批在1号料缸回收到0.285L脱无机盐的等电母液，在3号料缸回收到0.315L浓度约为38g/L的硫酸铵溶液。经计算，第五批次普通电渗析浓缩回收硫酸铵的能耗为0.4kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.83mol/m2/h。
对比例：当单独使用实施例2所述的普通电渗析器时，需先对等电母液进行微滤除菌处理，除菌后的、含约40g/L硫酸铵、17g/L谷氨酸的等电母液0.3L通入普通电渗析的脱盐室，在浓缩室初始通入0.3L去离子水，极室通入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动普通电渗析脱盐室和浓缩室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压4V。运行过程中每隔20min取样测定脱盐室内料液pH值和电导率。经过160min的操作，脱盐室内等电母液电导率降低至约3mS/cm时停止电渗析操作。在脱盐室可回收到0.285L脱无机盐的等电母液，在浓缩室可回收到0.315L浓度约为38.5g/L的硫酸铵溶液，该溶液呈浅棕色。经计算，第一批次普通电渗析浓缩回收硫酸铵的能耗为0.45kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.5mol/m2/h。
在脱盐室通入新的除菌后的上述谷氨酸等电母液0.3L，在浓缩室通入新的0.3L去离子水，开启直流电源，开始第二批次的普通电渗析操作。经过五批次的重复运行，第五批时，普通电渗析运行至220min时，脱盐室等电母液电导率降低至约3.2mS/cm，第五批在脱盐室可回收到0.29L脱无机盐的等电母液，在浓缩室可回收到0.31L浓度约为39g/L的硫酸铵。经计算，第五批次普通电渗析浓缩回收硫酸铵的能耗为0.51kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.23mol/m2/h。
实施例3
使用本发明所述的阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析耦合的运行方式脱除赖氨酸离交废液中的硫酸铵。采用实施例1所述扩散渗析耦合双极膜电渗析设备。
操作流程参见图3。将宁夏伊品生物科技提供的赖氨酸离交废液(离子交换提取赖氨酸后剩余的废液，几乎不含赖氨酸，含硫酸铵55g/L)0.3L加入1号料缸，将0.3L去离子水加入2号料缸，3号和4号料缸中初始加入0.3L去离子水，5号料缸初始加入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动扩散渗析1室和2室的输液泵，使赖氨酸离交废液和水分别以0.3cm/s的线速度流过扩散渗析膜堆的扩散室和渗析室；与此同时，启动双极膜电渗析酸室、碱室和盐室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压8V。运行过程中每隔20min测定1号料缸和2号料缸料液的电导率和pH值。随着操作的进行，1号料缸中离交废液的电导率逐渐降低，2号料缸中液体电导率值逐渐升高至一定值后再逐渐降低。经过360min的操作，扩散室离交废液电导率降低至约3mS/cm时停止扩散渗析和双极膜电渗析操作。在1号料缸回收到0.26L的脱盐离交废液，在3号料缸回收到0.32L浓度约为0.39mol/L的硫酸，在4号料缸回收到0.32L质量浓度约为1.9％的氨水。2号料缸中的剩余液体电导率约为3mS/cm，不需回收，可直接作为下一批次操作的2号料缸初始液。经计算，第一批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为2.25kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.35mol/m2/h硫酸铵。
在1号料缸中加入新的赖氨酸离交废液，在3号和4号料缸中加入0.3L新的去离子水，2号料缸和5号料缸中的料液保留，开始第二批次的扩散渗析耦合双极膜电渗析操作，操作方式与之前相同。经过五批次的重复运行，第五批时扩散渗析耦合双极膜电渗析运行至360min时，扩散室等电母液电导率降低至3.4mS/cm，第五批在1号料缸回收到0.27L脱无机盐的等电母液，在3号料缸回收到0.31L浓度约为0.52mol/L的硫酸，在4号料缸回收到0.32L质量浓度约为2.0％的氨水。经计算，第五批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为2.2kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.41mol/m2/h硫酸铵。
对比例：当单独使用实施例3所述的双极膜电渗析器处理赖氨酸离交废液时，需先对离交废液进行微滤处理以除去较大的杂质。采用实施例3所述的双极膜电渗析设备。将净化后的、含约55g/L硫酸铵的离交废液0.3L通入双极膜电渗析的盐室，在酸室和碱室初始通入0.3L去离子水，极室通入30g/L硫酸钠溶液0.3L。
启动双极膜电渗析酸室、碱室和盐室的输液泵，各隔室内液体流动线速度3cm/s，开启双极膜电渗析的直流电源，操作过程控制恒定电压8V。运行过程中每隔20min取样测定盐室内料液pH值和电导率。经过340min的操作，盐室内离交废液电导率降低至约3mS/cm时停止双极膜电渗析。在盐室可回收到0.27L脱盐离交废液，在酸室可回收到0.31L浓度约为0.52mol/L的硫酸，该硫酸溶液呈浅棕色，在碱室可回收到0.32L质量浓度约为1.9％的氨水，该稀氨水略带浅棕色。经计算，第一批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为2.3kWh/kg硫酸铵，膜通量为3.3mol/m2/h硫酸铵。
在盐室通入新的净化后的上述赖氨酸离交废液0.3L，在酸室和碱室通入新的0.3L去离子水，开启直流电源，开始第二批次的双极膜电渗析操作。经过五批次的重复运行，第五批时，双极膜电渗析运行至380min时，盐室等电母液电导率降低至约3.4mS/cm，第五批在盐室可回收到0.28L脱盐离交废液，在酸室可回收到0.31L浓度约为0.53mol/L的硫酸，在碱室可回收到0.31L质量浓度约为2.0％的氨水。经计算，第五批次双极膜电渗析硫酸铵酸碱再生的能耗为2.85kWh/kg硫酸铵，膜通量为2.8mol/m2/h硫酸铵。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法，包括以下步骤：
1)利用阴阳膜扩散渗析处理含盐发酵废液，使其中的无机盐跨膜渗透到另一侧得到无机盐水溶液；
2)利用双极膜电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐对应的酸和碱，或利用普通电渗析处理无机盐水溶液得到无机盐的浓缩液；
其中，所述阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者串联成先后进行的两个步骤，交替进行；或者，所述阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者耦合进行，先开始阴阳膜扩散渗析，再开始双极膜电渗析或普通电渗析，或者，二者同时开始；
其中，所述阴阳膜扩散渗析是由扩散渗析阴膜和扩散渗析阳膜间隔排列组成的膜堆，将含盐发酵废液通入扩散室，盐分透过扩散渗析阴膜和阳膜进入渗析室，在渗析室得到无机盐水溶液；
其中，将阴阳膜扩散渗析的渗析室中的无机盐水溶液通入双极膜电渗析的盐室，在酸室和碱室得到对应的酸和碱；或者，将阴阳膜扩散渗析的渗析室中的无机盐水溶液通入普通电渗析的淡化室，在浓缩室得到无机盐的浓缩液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)双极膜电渗析或普通电渗析后，将盐室或脱盐室获得的溶液再次通入渗析室进行阴阳膜扩散渗析，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析或普通电渗析二者交替进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴阳膜扩散渗析的膜组件中同时安装等量的扩散渗析阴膜和阳膜。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含盐发酵废液的盐浓度为1-200g/L。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述酸室或碱室初始料液与盐室料液的体积比为0.05-2:1。
6.根据权利要求1所述的的方法，其特征在于，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析串联成先后进行的两个步骤，先进行阴阳膜扩散渗析，当阴阳膜扩散渗析的扩散室和渗析室间盐浓度差小于5-10g/L时，停止阴阳膜扩散渗析，将阴阳膜扩散渗析的渗析室内的盐溶液通入双极膜电渗析的盐室进行双极膜电渗析操作，当双极膜电渗析的盐室内溶液电导率小于5mS/cm时，停止双极膜电渗析，将双极膜电渗析的盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的渗析室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内的含盐废液的盐浓度降低到需要的值；
或者，阴阳膜扩散渗析与双极膜电渗析耦合，阴阳膜扩散渗析的渗析室和双极膜电渗析的盐室共用一个料缸，通过两个输液泵可分别同时泵入扩散渗析的渗析室和双极膜电渗析的盐室；在阴阳膜扩散渗析膜堆中，阴阳膜扩散渗析的扩散室中的盐透过扩散渗析膜进入阴阳膜扩散渗析的渗析室，使共用料缸中的盐浓度升高；同时，在双极膜电渗析膜堆中，盐室内的阳离子和阴离子会分别迁入碱室和酸室，使共用料缸中的盐浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值；所述阴阳膜扩散渗析和双极膜电渗析同时开始，或者，先开始阴阳膜扩散渗析后再开始双极膜电渗析。
7.根据权利要求1所述的的方法，其特征在于，阴阳膜扩散渗析与普通电渗析串联成先后进行的两个步骤，先进行阴阳膜扩散渗析，当阴阳膜扩散渗析的扩散室和渗析室间没有盐浓度差或者盐浓度差小于5-10g/L时，停止阴阳膜扩散渗析，将阴阳膜扩散渗析的渗析室内的盐溶液通入普通电渗析的脱盐室进行普通电渗析操作，当普通电渗析的脱盐室内溶液电导率小于5mS/cm时，停止普通电渗析，将普通电渗析的脱盐室料液返回阴阳膜扩散渗析的渗析室，再次进行阴阳膜扩散渗析，二者交替进行，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液的盐浓度降低到需要的值；
或者，阴阳膜扩散渗析与普通电渗析耦合，阴阳膜扩散渗析的渗析室与普通电渗析的脱盐室共用一个料缸；在阴阳膜扩散渗析膜堆中，阴阳膜扩散渗析的扩散室中的盐会过膜进入阴阳膜扩散渗析的渗析室，使共用料缸中的盐浓度升高；在普通电渗析膜堆中，脱盐室内的阳离子和阴离子会迁入浓缩室，使共用料缸中的盐浓度降低，直到阴阳膜扩散渗析的扩散室内含盐废液中盐浓度降低到需要的值。
CN201911250117.4A 2019-12-09 2019-12-09 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法 Active CN113023844B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911250117.4A CN113023844B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911250117.4A CN113023844B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113023844A CN113023844A (zh) 2021-06-25
CN113023844B true CN113023844B (zh) 2022-03-22

Family

ID=76450978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911250117.4A Active CN113023844B (zh) 2019-12-09 2019-12-09 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113023844B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116651211A (zh) * 2021-11-23 2023-08-29 青岛科技大学 水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用
CN114890511A (zh) * 2022-03-03 2022-08-12 佰仕邦水处理环保科技(大连)有限公司 一种渗析膜堆
CN115679125B (zh) * 2022-10-08 2023-11-28 武汉科技大学 一种调节含钒酸浸液pH的方法
CN116065033A (zh) * 2023-01-03 2023-05-05 广东邦普循环科技有限公司 湿法冶金中膜法处理镍盐和酸的方法及电池正极材料
CN116282689B (zh) * 2023-03-01 2023-10-13 广东工业大学 一种耦合三种膜分离技术将高盐高浓度有机废水脱盐的方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106589099B (zh) * 2017-01-24 2023-05-12 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 一种可溶性丝素蛋白溶液的脱盐系统及脱盐方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113023844A (zh) 2021-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113023844B (zh) 一种扩散渗析结合电渗析处理含盐发酵废液的方法
JP4805455B2 (ja) 電気脱イオンユニットにおけるスケール発生を防ぐ方法および装置
JP6611824B2 (ja) 水酸化リチウムおよび炭酸リチウムの製造方法
US5593563A (en) Electrodeionization process for purifying a liquid
CN107398181B (zh) 一种用于煤化工浓盐水分质浓缩的电渗析装置
US10508049B2 (en) System for regenerating sodium hydroxide and sulfuric acid from waste water stream containing sodium and sulfate ions
JP2011505241A (ja) 水処理のためのシステム及び方法
CN113101808B (zh) 一种co2捕集胺液的电渗析再生装置和方法
WO2015066811A1 (en) Removal of ammonia from ammonia-containing water using an electrodialysis process
CN105154908B (zh) 双极膜法从溶液中回收氢氧化锂工艺
CN109231623A (zh) 一种高盐分高硬度废水资源化回收酸碱的新工艺
CN113415927A (zh) 一种合成氨有机废水一价盐资源化与零排放工艺
CN108218101B (zh) 一种高含盐气田水低成本处理及资源化方法
JP4403621B2 (ja) 電気脱イオン装置
CN115385495A (zh) 一种用双极膜电渗析处理强酸强碱盐/强酸弱碱盐的方法
CN214400100U (zh) 一种含盐废水的处理系统
CN111233221A (zh) 一种纯水稳定输出式净水方法、系统及净水器
CN115124118B (zh) 一种噻二唑生产废水处理方法
JP2008081791A (ja) リン酸イオン含有水からリン酸を回収する方法および装置
CN117446925A (zh) 一种用双极膜电渗析处理强酸强碱盐/弱酸强碱盐的方法
CN112811687B (zh) 一种含盐废水的处理方法及处理系统
CN212151922U (zh) 一种利用电渗析资源化利用浓盐水的系统
CN206368057U (zh) 一种电渗化学反应水处理装置
CN111377567A (zh) 一种利用电渗析资源化利用浓盐水的系统及其方法
Filimonova et al. Industrial experiment on electrodialized separation of highly concentrated multicomponent technological solutions at thermal power plants

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant