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工业水处理:纳滤膜分离技术处理工业废水

发表时间:2014-05-26 05:08
        工业的快速发展使水环境受到的污染日益严重,由此造成的水资源短缺已是人类面临的严重问题。污水中有80%是工业废水,工业废水中夹带许多废料、中间产品或成品,如:重金属(冶金、电镀行业等),有毒化学品、酸碱(化工行业等),有机物(食品工业等),油类(采炼油行业等),悬浮物(火电、冶金行业等),放射性物质(核工业等)。其对国民经济和人体健康的影响,已是人类面临的严重问题。
 
膜分离技术是目前为止人们掌握的最节能的分离技术,已在海水淡化、溶胶及混合液的分离和浓缩、工业废水中重金属离子的去除、饮用水的净化、蛋白质和酶的分离等方面应用,并表现出其较传统分离技术的优势。
 
纳滤f NF ) 是介于反渗透( R O) 与超滤( U F ) 之间的种压力驱动型膜分离技术。它具有两个特性:一是由于膜孔径为纳米级,对水中的分子量为数百的有机小分子成分具有分离性能;二是大多数膜带电荷, 所以对于不           同价态的离子存在Do n n a效应。其操作压差为 0 . 5 ~2 . 0 MP a f 或 0 . 3 4 5 1 . 0 3 5 MP a ) , 截留分子量界限为 2 0 0 1 0 0 0 ( 或 2 0 0 ~5 0 0 ) ,用于分子大小约为 l n m的溶解组分的分离。 纳滤分离技术主要基于筛分效应和电荷效应人们往往将它和其它分离及生产过程相结合, 起到降低处理费用、 提高分离效果的作用。NF膜在某些方面可替代传统的费用高、 工艺烦琐的分离方法 。目前, 已有许多品牌纳滤膜在水处理中广泛应用。下列举例纳滤膜在水处理当中的应用:
 
1、自来水深度处理
 
崔崇威等人依据大庆水源水质特点确定优质桶装水的生产工艺为:自来水—多介质过滤—臭氧化—生物活性碳过滤—精密过滤—纳滤—臭氧紫外双重消毒—自动化灌装。纳滤浓水水质分析表明优于原水,提出将其回用于工艺中,结果表明:纳滤浓水的回用可以使桶装饮用水保留一部分人体所需的矿物质,同时提高水的硬度,达到优质桶装水的要求。组合工艺对有机污染物去除效率较高,出水高锰酸盐指数小于110mg/L,效果稳定。纳滤膜操作压力低,可使原水部分脱盐,阴离子截留率按NO3-、Cl-、F-、SO42-
 
顺序递增;尤其对该地区水中含量较高的F-有良好的去除效果;阳离子截留率按Na+、K+、Mg2+、Ca2+顺序递增,对高价离子的去除率大于其对一价离子的去除率,对水中无机和有机污染物都具有独特的分离特性。
 
针对磁场应用于自来水纳滤软化过程的初步研究表明:与同样条件下的对照实验相比,磁场的存在可以减缓纳滤膜通量衰减的速度。对膜面结垢的电镜分析发现,磁场引入纳滤膜过程可导致膜面结晶形态的改变。不加磁场的纳滤过程中,膜面上主要生成颗粒状的方解石;加磁场的纳滤过程中,膜面上针形文石的含量增高,且大多形成团簇结构。纳滤膜面上针形导磁极后在膜面上以S-N的结合次序形成链状结晶。
 
2、地表水处理
 
地表水的成分与其中的化学物质往往随着季节的变化或是雨后地表冲积物而变化,虽然在处理地表水的过程中我们主要去除的是有机物而不是硬度,纳滤膜仍然是很可靠的选择之一。分别以太湖水和淮河水为水源的两地水厂出厂水为研究对象,研究纳滤膜组合工艺对饮用水中可同化有机碳和致突变物的去除效果。研究表明,纳滤膜对可同化有机碳的去除率为80%,能确保饮用水的生物稳定性,对致突变物的去除率大于90%,使Ames实验结果由阳性转为阴性,对两地不同原水均能生产出安全优质的饮用水。
 
3、废水处理
 
纳滤技术作为一种高效经济的处理手段,已经被应用于很多废水处理工艺当中。王昕彤和孙余凭采用TFC-S型纳滤膜对含镍废水进行回收处理。在试验中研究了试验温度、操作压力、进料流率和溶液中Ni2+的质量浓度对Ni2+的质量截留率和透过流率的影响。料液中Ni2+的质量浓度由30mg/L,经过处理浓缩至17.7g/L,浓液达到直接回用于镀槽的要求,99%的透过液可以达到回用标准,并且回收了约99%的镍。采用NF膜处理含镍废水具有流程简单、投资小、操作费用低、物料分配合理等特点,适用于工业水处理应用。
 
对应用聚合物辅助无机膜处理模拟放射性废水进行了研究,比较了相对分子质量分别为8000、50000、和100000的三种聚丙烯酸和截流分子量为1000、3000、8000的无机膜对模拟放射性废水的处理效果。研究表明聚合物辅助超滤/纳滤技术可以有效地去除沸水中的Sr2+和Co2+,且当采用相对分子量为100000的聚丙烯酸辅助截留相对分子量为8000的无机膜超滤时,去除效果最好。
 
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