电渗析回收亚氨基二乙酸的实验

曾小君，杨高文，徐肖邢，杨 刚
（常熟高等专科学校应用化学研究所，江苏 常熟 215500）

　　摘　要：通过电渗析。收亚氨基。乙酸的实验研究，考察了不同类型离子交换膜在等电点状况下电渗析。盐率与有机物损失率之间的关系，并确定了浓差扩散的有效控制方式。实验结果表明，采用电渗析法能够有政处理亚氨基二乙酸废水，电渗析脱盐率＞96％，亚氨基二乙酸损失率＜0.6%。
　　关键词：亚氨基二乙酸；电渗析；脱盐率；浓差扩散
　　中图分类号：TU991.26　
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455（2002）01-0031-02

　Recovery Experiment of Iminodiacetic Acid by Electrodialysis
ZENG Xiao-jun, YANG Gao-wen, XU Xiao-xing,YANG Gang
(Institute of Applied Chemistry, Changshu College, Changshu 215500, China)

　　Abstract: We studied the relationship between desalting rate of different types of ion selective permeable membranes and iminodiacetic acid loss percentage at isoelectric point in recovery of iminodiacetic acid from wastewater by electrodialysis. The effective way to control concentration diffusion was decided. The results show that the iminodiacetic acid wastewater can be treated effectively by electrodialysis method. The desalting rate is ＞96％ and the iminodiacetic acid loss percentage is ＜0.6%.
　 Key words: iminodiacetic acid; electrodialysis；desalting rate；concentration diffusion

　　二乙醇胺高压脱氢法生产亚氨基二乙酸（Iminodiacetic acid IDA）包括二乙醇胺脱氢氧化合成亚氨基二乙酸钠和亚氨基二乙酸钠转化为亚氨基二乙酸两个步骤[1-2]，目前主要采用盐酸酸化沉淀 法将亚氨基二乙酸钠转化为亚氨基二乙酸，离心出的废水其固形物物达27％-30％，其中含NaCl量为21.5％-23.1％，含IDA量为5.5％－6.9％。我们采用电渗析除去亚氨基二乙酸废水中的盐，然后真空蒸发浓缩至接近结晶浓度，结合降温结晶工艺，制得亚氨基二乙酸。这样既可回收废水中的有价值产品，又解决了废水排放污染问题。

1 实验装置与方法

　　实验采用小型电渗析装置，其隔板尺寸为160mm×400mm，有回路隔板。实验采用循环法。亚氨基二乙酸废液在进行电渗析前要进行预处理，亚氨渗析的浓水室，极水通过极水室。溶液的含盐量用电导率仪测量，总溶解固体（所含NaCl和IDA总和）用折光率仪测量。电渗析的脱盐率采用进出口溶液的电导率计算。

2 实验结果与讨论

2.1 不同离子交换膜的实验
　　我们选择了美国Graver公司的均相离子交换膜和上海化工厂生产的异相离子交换膜进行亚氨基 二乙酸废水的脱盐实验，实验结果如表1所示。
　　从表1中的数据可以看出，对于亚氨基二乙酸废水的电渗析脱盐，采用均相膜要比异相膜好得多。这是因为均相膜比较“致密”，通过它的物质的扩散比较少。
2.2 用酸调等电点的实验
　　在亚氨基二乙酸废水中分别加盐酸和醋酸来调节等电点。实验结果如表2、表3所示。

表1 脱盐率和有机物损失率之间的关系 膜类型 脱盐率/% 有机物损失率/% 异相膜 46.7 9.8 　 75.1 30.2 　 87.9 51.7 　 98.2 58.3 均相膜 47.8 0.8 　 73.5 2.8 　 89.4 5.3 　 98.5 6.9

　　 注：有机物损失率即由于浓差扩散引起，表示淡水室中的有机物“逃”到浓水室的百分数。

表2 盐酸调等电点的脱盐率和有机物 膜类型 脱盐率/% 有机物损失率/% 异相膜 39.1 2.4 　 48.8 5.6 　 72.9 13.1 　 78.2 14.3 　 96.7 16.8 均相膜 46.7 0.15 　 74.3 0.38 　 86.8 0.47 　 93.1 0.52 　 97.5 0.59

表3 醋酸调等电点的脱盐率和有机物损失率 膜类型 脱盐率/% 有机物损失率/% 异相膜 46.2 2.3 　 72.0 15.9 　 81.3 27.5 　 96.0 36.8 均相膜 83.8 0.27 　 73.8 0.46 　 83.6 1.0 　 94.1 2.4

　　从表2、表3中的数据可以明显看出，采用盐酸来调等电点要比用醋酸好得多。由于异相膜的扩散系数比均相膜大^[3]，所以异相膜在此表现比较突出。因为IDA具有-NH₂和COOH的典型性质，当加酸调至等电点时，IDA既不向阳极迁移，也不向阴极迁移。但电渗析过程是迁移过程，在电渗析过程中，H+会向阴极迁移，Cl-向阳极迁移，以使溶液的电荷达平衡。采用醋酸调等电点时，因为IDA和醋酸都是弱酸，当H⁺向阴极迁移时，其醋酸根也向阳极迁移，因为它和IDA一样是弱酸，所以IDA与醋酸根竞争向阴极迁移，使IDA的损失率大大增加。因此，在IDA脱盐过程中不宜采用醋酸调等电点。
　　由于亚氨基二乙酸是一特种氨基酸，分子中含有两个竣基，实验测得其等电点的PH为1.96。实验调IDA废液的pH为1.8－2.2。应该注意的是在电渗析过程中pH值会发生变化，因此溶液的pH值也会漂移等电点。
2.3 浓差扩散的控制
　　在电渗析过程中，亚氨基二乙酸废水的含盐量较高（21.5％－23.1％），如果不对工艺流程加以控制，不仅造成脱盐的电流效率降低，也会对有机物损失率造成不利影响。鉴于电渗析过程中IDA及NaCl的总浓度不能过高，在脱盐前将废液释至总固含量在5％－8％。在脱盐初期，其电流效率是相当高的，当脱盐率达到一定值后，比如 65％，浓水侧的含NaCI量增加，并且其浓度高于淡水室，在这种情况下，由于浓差扩散的原因，其电流效率就会降低，因此，在工艺流程方面，设计了浓水部分排放，并补充相同量的清水，使其浓水室的盐浓度略低于淡水室，以提高其电流效率。而且，由于脱盐时间缩短，也使IDA的损失率减少，以提高IDA的回收率。 另外，在电渗析过程中，浓水室、淡水室两侧的压力平衡也很重要。如果浓水室压力大于淡水室，盐会“加速”扩散到淡水室，使电流效率降低；如果淡水室压力大于浓水室，则IDA又会加速扩散到浓水室，使IDA的损失率增加。因此，最好的方法就是保持浓水室和淡水室的压力基本平衡。

3 结论

　　采用离子交换膜电渗析处理亚氨基二乙酸废水的脱盐，在技术上是可行的，采用盐酸调其等电点和利用美国Graver公司生产的均相膜，可使亚氨基二乙酸废水的脱盐率达96％以上。其亚氨基二乙酸的损失率可控制在0.6％以下。

参考文献：

　　[1]Grierson Jeffrey G, Costain Cameron T, Wilson David A.Prepara-tion of amino carboxylic acid solution with low salt content from solution of alkali metal of the acid[P].US:5494 259,1996.
　　[2]雷崧僧，陈学军.我国草甘膦生产工艺及其技术进步[J].农药，1999，38（4）：6－9.
　 ［3］张维润，等.电渗析工程学［M］.北京：科学出版杜，1995，81－85.

　　作者简介：曾小君（1968－），男，江西龙南人，讲师，硕士，1997年毕业于江西师范大学化学系有机化学专业，现在常熟高等专科学校应用化学研究所工作，主要从事水处理药剂等精细化学品的开发与研究工作。