技术
实际电解过程中,将脱硫废水加入到阴极室与中间室,稀盐酸加入到阳极室。中间室的脱硫废水中的Cl-在电场力的作用下穿过阴离子膜到达阳极室,在阳极板上以氯气的形式析出;中间室的脱硫废水中的Mg2+在电场力的作用下穿过阳离子膜到达阴极室,阴极室发生析氢反应,产生OH-。
Mg2+会与OH-相结合形成沉淀析出,会附着在阳离子膜上。阴极室的脱硫废水中的Mg2+会直接与阴极室产生的OH-相结合形成沉淀,附着在阴极板上。由此可知,Mg2+在中间室与阴极室中对电解-电渗析的影响是不同的。因此,本实验分为4组来模拟探究Mg2+分别存在于阴极室和中间室以及同时存在于阴极室与中间室时对电解-电渗析的影响,具体方法如下:
(1)将不同Mg2+浓度的CaCl2与MgCl2的混溶液加入阴极室,中间室加入30g/L的CaCl2溶液;(2)将不同Mg2+浓度的CaCl2与MgCl2的混合溶液加入中间室,阴极室加入30g/L的CaCl2溶液;(3)将CaCl2与MgCl2的混合溶液同时加入阴极室和中间室,保持中间室内Mg2+浓度不变,改变阴极室内的Mg2+浓度;(4)将CaCl2与MgCl2的混合溶液同时加入阴极室和中间室,保持阴极室内Mg2+浓度不变,改变中间室内的Mg2+浓度。
以上4组实验中阳极室加入浓度为0.2mol/L(pH=0.7)的稀盐酸,采用恒流电解,电流大小为0.6A。每次实验结束后,用稀盐酸清洗阳离子膜和阴极板,以保证实验结果具有可靠性。由于第3、4组实验原理与第1、2组实验相类似,因此为了简化实验工况并防止过多的沉淀产生,第3、4组实验仅选取了Mg2+浓度分别为0.042mol/L、0.095mol/L、0.137mol/L、0.179mol/L这4组浓度进行了实验。
为了评估电解过程的能耗,本文以消减脱硫废水中1kg的Cl-所消耗的电量作为电解过程的能耗指标。其计算方法如式(1)所示。
由于Ca2+形成沉淀时的pH约为12.2,电解液初始pH约为7。为了保证Ca2+不会形成沉淀析出,平均电耗以阴极室pH增至11.96时为计算基准。
