膜脱氨过程中 pH 动态调控的优化策略

发布时间：

2025-03-31

在膜脱氨过程中，我们选择持续添加浓硫酸并保持 pH 值在 1-2 之间，而不是直接使用 20% 硫酸溶液作为吸收液

膜脱氨过程中 pH 动态调控的优化策略

在膜脱氨过程中，我们选择持续添加浓硫酸并保持 pH 值在 1-2 之间，而不是直接使用 20% 硫酸溶液作为吸收液，主要基于以下几个关键因素：

1、避免降低吸收液的饱和蒸汽压

尽管膜材料可以耐受高达 20% 甚至更高浓度的硫酸，我们仍然希望尽可能保持吸收液的较高浓度，以优化吸收效果。如果一开始就使用 20% 硫酸溶液，吸收液的饱和蒸汽压会迅速降低，从而可能影响氨的传质效率。因此，我们采用计量泵持续添加硫酸，根据实际消耗量动态调节酸浓度，以维持最佳的传质条件。

2、提高吸收效率，维持低 pH

氨的吸收效率受溶液 pH 影响较大，低 pH 可以促进 NH₃ 与 H⁺ 结合形成 NH₄⁺，提高传质驱动力。持续调节硫酸的加入量，可以确保 pH 始终维持在 1-2 的最佳范围，而不是一开始就使用高浓度硫酸，导致后期吸收效率下降。

3、避免 pH 过低损坏 pH 计

当前市场上的 pH 计在 pH 低于 0 时可能会损坏或失效。因此，为了确保 pH 计的正常运行和长期使用，我们控制吸收液的 pH 维持在 1-2 之间，而不是直接使用高浓度硫酸导致 pH 过低。

4、预防膜污染和硫酸铵结晶

在脱氨过程中，NH₃ 与 H₂SO₄ 反应生成硫酸铵（(NH₄)₂SO₄）。如果硫酸浓度过高，可能会导致局部过饱和，形成结晶或沉淀，堵塞膜孔或污染膜表面。通过逐步添加硫酸，我们可以有效控制硫酸铵的浓度，避免结晶问题，延长膜的使用寿命。

5、控制酸耗量，降低运行成本

如果一开始就使用 20% 硫酸溶液，吸收液的 pH 可能会迅速下降，但随着氨的吸收，仍需不断补充酸来维持低 pH。逐步添加硫酸可以更精准地控制酸的消耗量，减少不必要的浪费，从而降低运行成本。

6、增强系统安全性

高浓度硫酸具有很强的腐蚀性和放热反应，直接使用 20% 硫酸可能会增加设备腐蚀风险，并带来局部温度升高的安全隐患。逐步添加硫酸可以更好地控制酸浓度变化，减少腐蚀和过热风险，提高系统稳定性。

总结

为了确保膜脱氨系统的高效、稳定和经济运行，我们采用持续添加硫酸的方式，而不是一开始就使用 20% 硫酸溶液。这种方法可以维持最佳的吸收效率，防止 pH 过低损坏 pH 计，避免膜污染，优化酸耗量，并增强系统的安全性。