单阳膜的技术模式. 黑液流经阳极区 ,阴极区回收可
再利用的化学品.

2. 1. 1 　阳极区的氧化作用

在阳极区由于阳极及阳极产物的共同作用 ,可

直接和间接地氧化分解黑液中的某些有机成分

[ 4 ]

如木质素中的芳香环在阳极区可被氧化而打开 ,有
利于木质素的氧化分解 ;同时黑液中的多糖也可被
氧化分解. 结果降低了阳极区流出液的 COD

值. 这

有别于普通电渗析的处理方法.

图

MA E

原理示意图

Fig. 1

The principle sketch of MA E

2. 1. 2 　膜的作用

在阳极区的黑液中含有残碱 ,要回收这些残碱 ,

在多膜的条件下回收效果不理想 ,而在单阳膜的情
况下 ,可达到较高的残碱回收率.

黑液中的残碱主要是以钠盐的形式存在的 ,只

要将钠从阳极区迁移到阴极区就可实现回收. 因此 ,
在直流电场和阳离子交换膜的作用下 ,黑液中的钠
离子可迁移到阴极区 ;同时阴极区由于电极反应 ,氢
离子获得电子而还原成氢气 ,导致阴极区氢氧根离
子升高 ,最终残碱以氢氧化钠的形式回收.

2Na

　阳极区 ,黑液

迁移

2Na

　阴极区

2 H

阴极区

电离平衡

2O H

+ H

↑

供两个电子

　　　　　　　　　　2NaOH

阴极区

可见采用单阳膜的膜技术应用模式 ,在回收草

浆黑液中残碱和控制其污染方面 ,具有特性. 单阳膜
一方面起着分隔阳极区和阴极区的作用 ;另一方面
非常有利于黑液中钠离子迁移到阴极区而被回收.

2. 1. 3 　阴极区的作用

在阴极区由于阴极的作用 ,使水电离出的氢离

子在阴极上获得电子而还原成氢气 ,因此 ,在阴极区
可回收清洁的能源 —

—

—氢 ;同时因为氢离子的减少 ,

使阴极区的氢氧根离子浓度升高 ,加上阳极区迁移
的钠离子 ,而形成氢氧化钠溶液被回收利用. 因此 ,

阴极区是化学品回收的区域. 其化学品的回收与普
通电渗析的方法有较大的差异.

2. 2 　化学品回收

2. 2. 1 　氢氧化钠的回收

在碱法造纸黑液中含有一定量的残碱 ,这些残

碱对环境产生严重危害. 将残碱回收不仅对环境保
护有利 ,还可降低企业的生产成本.

碱回收率的大小反映草浆黑液中碱被回收的程

度 ,也反映 MA E 的单阳膜技术的效能及该技术能
否实际运用. 要获得较为满意的碱回收率 ,必须强化
钠离子的电迁移过程 ,该过程与 MA E 的单阳膜技
术中多种因素有关 ,如电极材料的特性、

工艺条件的

变化、

操作电压、

极水比等因素 (本文主要讨论阳极

极水比对氢氧化钠回收的影响) . 阳极极水比的大小
反映阳极与阳极液的接触面积 ,极水比增大 ,阳极与
阳极液的接触面积增大 ; 反之则小. 阳极极水比增
大 ,增加了阳极的放电面积 ,在总电流强度不变时 ,
降低了阳极的电流密度 ,有利于提高电能的利用率 ;
同时 ,在阳极极水比提高时 ,有利于导电和电极反应
的进行 ,能加速碱性黑液中有机酸盐释放钠离子的
能力 ,可强化钠离子向阴极区的电迁移过程 ,增加碱
的回收率 ,提高 MA E 单阳膜技术的使用率.

在本实验中 ,选用单层阳极 1

及双层阳极 1

# #

作对比实验. 在双层阳极 1

# #

中 ,因需要导电 ,有部

分电极表面相互重叠 ,因此双层阳极 1

# #

的比电极

面积不是单层阳极 1

比电极面积的两倍 ,但双层阳

极 1

# #

比电极面积大于单层阳极 1

. 在电压为

100 V 、室温 (约 15 ℃) 、间歇运行的条件下实验 ,

图

　阳极极水比与碱回收率

Fig. 2

Rate of anode effective area

and at rate of alkaline recovered

部分实验结果见图 2. 由图 2 可见 ,提高阳极极水
比 ,阳极与黑液的接触面积增大 ,的确可加速钠离子
的电迁移 ,有利于碱的回收 ,体现在相对应的黑液中
碱的回收率的提高. 从图 2 还可见 ,随阳极极水比增

　第

期

薛建军等

膜技术在处理造纸黑液污染中的应用

・