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近年来,全球聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)呈现很强的发展势头,但其在生产过程中会产生大量的含氰废气,其中氰化氢(HCN)的体积占比约为14%,浓度高达100mg/m3,因为氰化氢是一种典型的“非常规”剧毒气体,若不进行处理就排放到外界,将严重污染周边环境、破坏生态平衡、危害人体健康。电解氧化法作为对含氰废气的有效脱除方法,其成本低、工艺简单、技术成熟、脱除效率高,具有很好的应用前景。另一方面,氢能是未来重要的能源,电解水产氢的技术相对成熟、设备简单、无二次污染,而且得到的氢气杂质较少,可以进行回收利用。本文将含氰废气吸收液的处理和电解产氢进行有机结合,利用电渗析和电去离子技术,在线电解产生碱液和活性氯氧化剂,碱液可以用于循环吸收含氰废气,活性氯可以氧化CN-,在电解氧化的同时生成氢气。 首先通过组建的电渗析(ED)装置,考察了氯化钠浓度、电压、温度、初始pH对电解产生活性氯的影响,电压、流速、温度以及氰化物初始浓度对CN-去除的影响,通过对数据进行线性拟合研究装置的去除效果,并测定阴极室产生的氢气量。其次,通过扫描电镜分析在使用前后非均相阴离子交换膜的表面形态变化,研究膜的破损程度。最后对ED装置做进一步改进,搭建电去离子(EDI)装置,探究其对CN-的去除效率,并通过电流效率和能耗分析与ED装置做对比。 试验表明,ED装置稳定产生活性氯的最佳条件是室温环境,氯化钠浓度为2.5mol/L,电压为5V,初始pH值7,此条件下,活性氯最高可达846.57mg/L;通过将氰化物的去除反应反应分为两段,分别对前120min和120min后体系进行动力学拟合,发现这两个阶段均符合一阶线性动力学模型,ED装置适宜处理中等浓度的含氰吸收液;膜表征结果显示膜表面不存在结垢问题,而且膜的破损程度不大;EDI装置可以避免浓差极化现象,适合低浓度含氰吸收液的降解;ED装置的电流效率与能耗分别为5~66.7%和1.674~2.067MJ/g(CN-),EDI装置的电流效率范围为5.2~29%和1.541~2.74MJ/g(CN-);EDI装置在去除极低浓度的含氰吸收液时,能耗不高。由此可见,ED和EDI技术新的应用方法可以净化含氰吸收液的同时可利用多余电能产生氢气,反应过程实现碱性吸收液、电解液、树脂的再生,是创新、环保的方法。