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摘要：离子交换膜分离技术是一種常用的技术，许多相关人员对该项技术进行了深度.离子交换膜表面包含特有基团，具有分离和选择特质，还具有节能和高效环保等优势，因此被广泛应用在海水脱盐和工业废水回收利用等领域。本文对阳离子交换膜在高盐废水处理中的应用进行分析。
关键词：阳离子交换膜;高盐废水处理;应用
1、 高盐废水简介
高盐废水是指以NaCl含量计算的总盐的质量分数大于等于1%的废水。这类废水除了含有有机污染物外，还含有钙、镁、钠、氯和硫酸根等大量可溶性无机盐离子，甚至含有放射性物质。高盐废水主要来源以下几个途径：1）海水。通常来源于沿海城市工业用水过程中的排水或冷却循环水。2）工厂。高盐废水主要来源印染、炼化、采油、制药和制盐等企业生产过程中产生的排水。3）含盐生活污水。主要来源于海水利用，将海水用于城市生活中的消防、冲洒道路、冲厕等不与人体直接接触的生活杂用水。4）含盐量的地下水。有些地区的地下水中含盐量较高，总溶解性固体含量大，例如内蒙古河套部分地区、河北平原部分浅层地下水出现微咸水和咸水。
2、 阳离子交换膜在高盐废水处理中的应用
2.1 实验材料和方法
2.1.1材料
甲基橙、直接深棕NM、活性艳蓝X-BR、酸性大红3R，均为工业级。
2.1.2方法
电解技术和阳离子交换膜的选择渗透技术相结合，处理高盐废水。可拆卸的电解槽装置当作实验平台，阳离子交换膜和硅胶垫片夹在槽室上，再用长螺丝固定。将槽室当作原液池，外加一个槽室当作接收池，溶液通过泵循环传输至电解槽中实现电解脱盐操作。其中，电解槽中为NaOH溶液，原液池中为Nacl溶液和有机物的混合液。实验装置使用2块电极，一个正极，一个负极，分别放在膜的两侧，实验在直流电场下完成。阳离子交换膜测 试前显微结构较为均匀，测试后，由于阳离子交换膜含有酸性活性基团，解离出阳离子，使膜呈负电性，选择性透过阳离子，因此其显微结构出现解离界限。
2.2 实验结果与分析
在相同的盐浓度环境下，对混合溶液进行脱盐实验，溶液浓度均设定为500mgCOD/L，其中的Nacl浓度是10g/L。电解过程时，极板表面出现气泡，随后会产生比较刺激的气味，且溶液颜色会由棕色变为浅色。依据高盐废水水样的PH、电导率和脱盐率等指标分析实验结果。
2.2.1 PH与电导率
甲基橙含盐混合液中PH直接从碱性转换为强酸性。酸性大红3R和活性艳蓝X-BR开始电解时，PH均呈上升趋势。主要原因是阳极氧化生成H+反应被抑制，使溶液在规定时间内会变为碱性。活性艳蓝X-BR电解8h后，原液池中PH逐渐降低，这时原液池中电化学反应主要以阳极氧化为主要反应，此阶段有机物会降解一定的有机酸，还会存在析氯产H+反应.针对直接深棕PH随时间变化整体情况，初始的2h电解，溶液中的PH为下降态势，这时阳极生成析氧耗， OH-反应较为剧烈;在2-6h之间，PH有上升趋势;后续即溶液主要为阳极反应，OH-反应会被大规模消耗，有机物被降解生成有机酸，生成的Cl-部分存留在溶液中，溶液的PH呈下降趋势.
电解时接收池中PH总体呈较高趋势，这说明在整个反应的过程中，该溶液池内阳极的析氯产H+呈平稳状态;但从结果中也能够看出，针对不同物质，此种反应均衡性不同，酸性大红3RPH变化为下降趋势，足以见得，其溶液中的OH-反应已经被消耗.以上反应均衡主要倾向于阳极反应，池中的PH呈降低趋势.在电解过程中，原液池与接收池电导率结果主要为：两个溶液池中电导率均为下降走势，该结果表明，溶液池中导电离子量成逐渐降低的趋势;与原液池相对应的接收池电导率逐渐上升，这表明原液池中导电离子凭借电场作用，透过阳离子交换膜转移至与其相应的接收池，实验也表明了Cl-与Na+可从混合溶液中高效滤除。
2.2.2脱盐率
脱盐率是指处理高盐废水的过程中，去除的离子量占原量的百分比，反映阳离子交换膜的分离效果.其计算方法为脱盐率=原废水的含盐量-处理后水的含盐量原废水的含盐量×100%，在上述实验中，通过膜电解装置实现阳离子交换膜在高盐废水处理中的应用，能够在电场促进下滤除溶液中 Cl-与Na+.在12h的电解中.原液池与接收池的 Cl-与Na+处理效果主要为：Cl-在电场促进作用下，能够高效利用交换膜从原液池中有选择性地滤除，并在不同的物质中去除率以甲基橙存在条件下最高，能够达到90%以上，酸性大红3R存在条件下效果最差，大致为84%;与原液池相对应的接收池中Cl-去除效果和原液池大致相同。这表明，在实验装置下，在不同物质溶液中将Cl-进行选择性地滤除十分可行。对于原液池和接收池中Na+滤除结果为：在不同有机物混合溶液中，Na+能够高效滤除;甲基橙溶液中，Na+滤除率约为97%，酸性大红3R溶液中，Na+滤 除 率 约 为 75%。在电解时，混合溶液中的Na+滤除效果不同，究其原因，是有机物溶解在溶液中带有负电荷以及正电荷的Na+具备静电吸引特质，且不同物质具备的强度不同.
2.2.3 TOC
不同物质混合情况下，在12h电解中原液池与接收池溶液中TOC变化情况.几种染料物质在12h电解中都在不同程度上被降解，但是效果不是十分理想，其中，酸性大红3R对TOC的去除率约为38%%，活性艳蓝X-BR与直接深棕分别约为39%和51%。从总体看来，染料废水能够通过膜电解高效分解染料物质有机物和盐离子，从而实现废水的高效治理。模拟污染废水中有机物和盐能够有效分离.接收池中TOC波动比较小，尽管电解时会出现TOC增加情况，但是接收池中的阳极具备氧化降解有机物的性能，且最后接收池的TOC可以保持一个比较低的水平，以此实现盐的高效滤除。
2.2.4色度变化
几种染料在水中会呈现出不同色彩，且在电解过程中会被降解，其结构也会遭到一定程度的破坏，溶液的颜色会随着被降解破坏而改变.因此，可利用溶液色度变化来确定染料物质降解情况.其中，酸性大红3R和直接深棕隶属偶氮染料，两者在溶液中颜色主要依靠发色基团偶氮基与助色基团改变;活性艳蓝X-BR 隶属蒽醌类染料，发色基团为CC和CO等一系列不饱和的基团，助色基团-NH-和-NH2及-SO3Na等。历经12h的电解，几种溶液色度去除率均较高，活性艳蓝X-BR所处的溶液色度滤除效果最为显著，从不透明深蓝色转变为无色透明液体.综合所得结果，在电解中，染料物质结构遭到了一定程度的破坏，结合溶液中的TOC降低能够表 明，随电解程序逐渐递进，有机物被高效降解，历经电化学氧化反应，污染物会被分解为CO2及H20.
3、结语
综上所述，未来高盐废水的研发应加强分析盐组分、发展膜技术、完善在线监测和调控，针对不同高盐废水采用不同处理技术，做到有的放矢、提高效率、降低成本;同时为了充分回收、循环利用水资源，减少各种高盐废水对水资源的盐化污染和对土壤造成的盐碱化危害，实现盐与水的高效分离，这对保护环境，节能减排具有重要的现实意义和深远的战略意义。
参考文献
[1] 晁雷，邵雪，胡成，等.高盐废水处理工艺技术研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19387-19389.
[2] 王宏，郑一新，钱彪，等.电解凝絮法处理高盐度有机废水的实验研究[J].环境科学研究，2001，14（2）：51-53.
关键词：阳离子交换膜;高盐废水处理;应用
1、 高盐废水简介
高盐废水是指以NaCl含量计算的总盐的质量分数大于等于1%的废水。这类废水除了含有有机污染物外，还含有钙、镁、钠、氯和硫酸根等大量可溶性无机盐离子，甚至含有放射性物质。高盐废水主要来源以下几个途径：1）海水。通常来源于沿海城市工业用水过程中的排水或冷却循环水。2）工厂。高盐废水主要来源印染、炼化、采油、制药和制盐等企业生产过程中产生的排水。3）含盐生活污水。主要来源于海水利用，将海水用于城市生活中的消防、冲洒道路、冲厕等不与人体直接接触的生活杂用水。4）含盐量的地下水。有些地区的地下水中含盐量较高，总溶解性固体含量大，例如内蒙古河套部分地区、河北平原部分浅层地下水出现微咸水和咸水。
2、 阳离子交换膜在高盐废水处理中的应用
2.1 实验材料和方法
2.1.1材料
甲基橙、直接深棕NM、活性艳蓝X-BR、酸性大红3R，均为工业级。
2.1.2方法
电解技术和阳离子交换膜的选择渗透技术相结合，处理高盐废水。可拆卸的电解槽装置当作实验平台，阳离子交换膜和硅胶垫片夹在槽室上，再用长螺丝固定。将槽室当作原液池，外加一个槽室当作接收池，溶液通过泵循环传输至电解槽中实现电解脱盐操作。其中，电解槽中为NaOH溶液，原液池中为Nacl溶液和有机物的混合液。实验装置使用2块电极，一个正极，一个负极，分别放在膜的两侧，实验在直流电场下完成。阳离子交换膜测 试前显微结构较为均匀，测试后，由于阳离子交换膜含有酸性活性基团，解离出阳离子，使膜呈负电性，选择性透过阳离子，因此其显微结构出现解离界限。
2.2 实验结果与分析
在相同的盐浓度环境下，对混合溶液进行脱盐实验，溶液浓度均设定为500mgCOD/L，其中的Nacl浓度是10g/L。电解过程时，极板表面出现气泡，随后会产生比较刺激的气味，且溶液颜色会由棕色变为浅色。依据高盐废水水样的PH、电导率和脱盐率等指标分析实验结果。
2.2.1 PH与电导率
甲基橙含盐混合液中PH直接从碱性转换为强酸性。酸性大红3R和活性艳蓝X-BR开始电解时，PH均呈上升趋势。主要原因是阳极氧化生成H+反应被抑制，使溶液在规定时间内会变为碱性。活性艳蓝X-BR电解8h后，原液池中PH逐渐降低，这时原液池中电化学反应主要以阳极氧化为主要反应，此阶段有机物会降解一定的有机酸，还会存在析氯产H+反应.针对直接深棕PH随时间变化整体情况，初始的2h电解，溶液中的PH为下降态势，这时阳极生成析氧耗， OH-反应较为剧烈;在2-6h之间，PH有上升趋势;后续即溶液主要为阳极反应，OH-反应会被大规模消耗，有机物被降解生成有机酸，生成的Cl-部分存留在溶液中，溶液的PH呈下降趋势.
电解时接收池中PH总体呈较高趋势，这说明在整个反应的过程中，该溶液池内阳极的析氯产H+呈平稳状态;但从结果中也能够看出，针对不同物质，此种反应均衡性不同，酸性大红3RPH变化为下降趋势，足以见得，其溶液中的OH-反应已经被消耗.以上反应均衡主要倾向于阳极反应，池中的PH呈降低趋势.在电解过程中，原液池与接收池电导率结果主要为：两个溶液池中电导率均为下降走势，该结果表明，溶液池中导电离子量成逐渐降低的趋势;与原液池相对应的接收池电导率逐渐上升，这表明原液池中导电离子凭借电场作用，透过阳离子交换膜转移至与其相应的接收池，实验也表明了Cl-与Na+可从混合溶液中高效滤除。
2.2.2脱盐率
脱盐率是指处理高盐废水的过程中，去除的离子量占原量的百分比，反映阳离子交换膜的分离效果.其计算方法为脱盐率=原废水的含盐量-处理后水的含盐量原废水的含盐量×100%，在上述实验中，通过膜电解装置实现阳离子交换膜在高盐废水处理中的应用，能够在电场促进下滤除溶液中 Cl-与Na+.在12h的电解中.原液池与接收池的 Cl-与Na+处理效果主要为：Cl-在电场促进作用下，能够高效利用交换膜从原液池中有选择性地滤除，并在不同的物质中去除率以甲基橙存在条件下最高，能够达到90%以上，酸性大红3R存在条件下效果最差，大致为84%;与原液池相对应的接收池中Cl-去除效果和原液池大致相同。这表明，在实验装置下，在不同物质溶液中将Cl-进行选择性地滤除十分可行。对于原液池和接收池中Na+滤除结果为：在不同有机物混合溶液中，Na+能够高效滤除;甲基橙溶液中，Na+滤除率约为97%，酸性大红3R溶液中，Na+滤 除 率 约 为 75%。在电解时，混合溶液中的Na+滤除效果不同，究其原因，是有机物溶解在溶液中带有负电荷以及正电荷的Na+具备静电吸引特质，且不同物质具备的强度不同.
2.2.3 TOC
不同物质混合情况下，在12h电解中原液池与接收池溶液中TOC变化情况.几种染料物质在12h电解中都在不同程度上被降解，但是效果不是十分理想，其中，酸性大红3R对TOC的去除率约为38%%，活性艳蓝X-BR与直接深棕分别约为39%和51%。从总体看来，染料废水能够通过膜电解高效分解染料物质有机物和盐离子，从而实现废水的高效治理。模拟污染废水中有机物和盐能够有效分离.接收池中TOC波动比较小，尽管电解时会出现TOC增加情况，但是接收池中的阳极具备氧化降解有机物的性能，且最后接收池的TOC可以保持一个比较低的水平，以此实现盐的高效滤除。
2.2.4色度变化
几种染料在水中会呈现出不同色彩，且在电解过程中会被降解，其结构也会遭到一定程度的破坏，溶液的颜色会随着被降解破坏而改变.因此，可利用溶液色度变化来确定染料物质降解情况.其中，酸性大红3R和直接深棕隶属偶氮染料，两者在溶液中颜色主要依靠发色基团偶氮基与助色基团改变;活性艳蓝X-BR 隶属蒽醌类染料，发色基团为CC和CO等一系列不饱和的基团，助色基团-NH-和-NH2及-SO3Na等。历经12h的电解，几种溶液色度去除率均较高，活性艳蓝X-BR所处的溶液色度滤除效果最为显著，从不透明深蓝色转变为无色透明液体.综合所得结果，在电解中，染料物质结构遭到了一定程度的破坏，结合溶液中的TOC降低能够表 明，随电解程序逐渐递进，有机物被高效降解，历经电化学氧化反应，污染物会被分解为CO2及H20.
3、结语
综上所述，未来高盐废水的研发应加强分析盐组分、发展膜技术、完善在线监测和调控，针对不同高盐废水采用不同处理技术，做到有的放矢、提高效率、降低成本;同时为了充分回收、循环利用水资源，减少各种高盐废水对水资源的盐化污染和对土壤造成的盐碱化危害，实现盐与水的高效分离，这对保护环境，节能减排具有重要的现实意义和深远的战略意义。
参考文献
[1] 晁雷，邵雪，胡成，等.高盐废水处理工艺技术研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19387-19389.
[2] 王宏，郑一新，钱彪，等.电解凝絮法处理高盐度有机废水的实验研究[J].环境科学研究，2001，14（2）：51-53.