膜分離技術(shù)處理工業(yè)廢水的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013 2014 學(xué)年第一學(xué)期文獻(xiàn)檢索論文課題名稱：膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用及其發(fā)展方向設(shè)計時間：2013.10.10 2013.12.15系 部：化學(xué)工程學(xué)院班 級： 1301應(yīng)用化工姓 名：鄭鵬指導(dǎo)教師：王富花學(xué) 號： 1301110137第1頁共8頁摘要1,Abstract ,1第一章 前言 ,.31.1 膜技術(shù)在水處理中應(yīng)用的基本原理 ,31.1.1 根據(jù)混合物物理性質(zhì)的不同3,1.1.2 根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì) ,31.2 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)4,2.1 分離性4,2.1.1 分離膜必須對被分離的混合物具有選擇透過（即具有分離）的能力4,2.1.2 分離能力要

2、適度,42.2 透過性,42.3 物理、化學(xué)穩(wěn)定性4 ,2.4 經(jīng)濟(jì)性5 ,3 在工業(yè)廢水處理中的具體應(yīng)用5 ,3.1 淀粉污水處理,53.2 含酚廢水處理,53.3 含氰廢水處理,53.4 重金屬離子的處理,63.5 煉油廢水處理,6展望,6參考文獻(xiàn)8膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用及其發(fā)展方向摘要： 本文闡述了膜分離技術(shù)基本原理及其特點(diǎn)、分離膜需要具備的條件，介紹了膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用情況，提出了膜分離技術(shù)發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；廢水處理；發(fā)展趨勢膜分離技術(shù)是在20 世紀(jì)初出現(xiàn)、20 世紀(jì) 60 年代迅速崛起的一門分離新技術(shù)，膜分離技術(shù)作為新的分離凈化和濃縮方法，與傳統(tǒng)分離操

3、作（ 如蒸發(fā)、吸附、萃取、深冷分離等） 相比較，過程不發(fā)生相變，可以在常溫下操作，具有能耗低、效率高、 工藝簡單等特點(diǎn)，受到世界各技術(shù)先進(jìn)國家的高度重視，投入大量資金和人力， 促進(jìn)膜技術(shù)迅速發(fā)展，使用范圍日益擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水等處理過程，給人類帶來了巨大的環(huán)境效應(yīng)。膜分離技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)廢水的處理中，不僅使?jié)B透液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或循環(huán)生產(chǎn)，而且能回收有價資源。1. 膜分離技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)1.1 膜技術(shù)在水處理中應(yīng)用的基本原理是：利用水溶液（原水）中的水分子具有透過分離膜的能力，而溶質(zhì)或其他雜質(zhì)不能透過分離膜，在外力作用下對水溶液（原水）進(jìn)行分離，獲得純凈的水，從而達(dá)到提高水質(zhì)的目的?？偟恼f

4、來，分離膜之所以能使混在一起的物質(zhì)分開，不外乎兩種手段。1.1.1 根據(jù)混合物物理性質(zhì)的不同主要是質(zhì)量、體積大小和幾何形態(tài)差異，用過篩的辦法將其分離。微濾膜分離過程就是根據(jù)這一原理將水溶液中孔徑大于50 nm 的固體雜質(zhì)去掉的。1.1.2 根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)。物質(zhì)通過分離膜的速度取決于以下兩個步驟的速度， 首先是從膜表面接觸的混合物中進(jìn)入膜內(nèi)的速度（ 稱溶解速度） ， 其次是進(jìn)入膜內(nèi)后從膜的表面擴(kuò)散到膜的另一表面的速度。二者之和為總速度?？偹俣扔?，透過膜所需的時間愈短；總速度愈小，透過時間愈久。1.2 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型流體分離單元操作技術(shù)。在膜

5、分離出現(xiàn)前，已有很多分離技術(shù)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。例如：蒸餾、吸附、吸收、蘋取、深冷分離等。與這些傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離具有以下特點(diǎn)：(1) 膜分離通常是一個高效的分離過程。例如：在按物質(zhì)顆粒大小分離的領(lǐng)域， 以重力為基礎(chǔ)的分離技術(shù)最小極限是微米，而膜分離卻可以做到將相對分子質(zhì)量為幾千甚至幾百的物質(zhì)進(jìn)行分離（ 相應(yīng)的顆粒大小為納米） 。(2) 膜分離過程的能耗（功耗 ）通常比較低。大多數(shù)膜分離過程都不發(fā)生 “相”的變化。(3) 多數(shù)膜分離過程的工作溫度在室溫附近，特別適用于對熱過敏物質(zhì)的處理。(4) 膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動的部件，工作溫度又在室溫附近，所以很少需要維護(hù)，可靠度很高。(5)

6、膜分離過程的規(guī)模和處理能力可在很大范圍內(nèi)變化，而它的效率、設(shè)備單價、運(yùn)行費(fèi)用等都變化不大。(6) 膜分離由于分離效率高，通常設(shè)備的體積比較小，占地較少。而且膜分離通?？梢灾苯硬迦胍延械纳a(chǎn)工藝流程，不需要對生產(chǎn)線進(jìn)行大的改變。2. 分離膜具備的基本條件2.1 分離性關(guān)于膜的分離性能，有以下二個要點(diǎn)：2.1.1 分離膜必須對被分離的混合物具有選擇透過(即具有分離)的能力。2.1.2 分離能力要適度。它是根據(jù)被分離混合物的原始狀態(tài)和分離后要達(dá)到的目標(biāo)來合理確定的。2.2 透過性能夠?qū)Ρ环蛛x的混合物進(jìn)行有選擇的透過是分離膜的最基本條件。需要除去的物質(zhì)透過速度與通過的物質(zhì)透過速度之比為分離效率。分離膜

7、的透過性能是它處理能力的主要標(biāo)志。我們希望在達(dá)到所需要的分離率之后，分離膜的透量愈大愈好。2.3 物理、化學(xué)穩(wěn)定性目前所用的分離膜大多數(shù)是以高聚物為膜材料、需要定期更換。這是因為高聚物在長期使用中，與光、熱、氧氣或酸、堿相接觸，容易老化。膜分離過程中除上述因素外，還有其他因素。例如有些反滲透過程或氣體分離過程是在幾十到上百個大氣壓下進(jìn)行的。高聚物膜長期處在高壓下，會發(fā)生被壓密現(xiàn)象，它會使膜在長期使用中透量慢慢減少( 這種變化是不可逆的) ，終至達(dá)到不能使用的極限。 又如，膜在使用過程中與混合物接觸的表面會被各種各樣的雜質(zhì)所污染，它們遮住了膜的表面，阻礙了被分離混合物的直接接觸，等于減少了膜的有

8、效使用面積， 還有一些污染物會破壞高聚物的結(jié)構(gòu)。污染造成的膜性能減退大部分可以通過清洗的方法使它基本上恢復(fù)。膜的更換周期關(guān)系著生產(chǎn)成本，十分重要。2.4 經(jīng)濟(jì)性分離膜的價格不能太貴，否則生產(chǎn)上就無法采用。分離膜的價格取決于膜材料和制造工藝兩個方面。綜上所述，具有適度的分離率、較高的透量、較好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性和便宜的價格是一張具有工業(yè)實(shí)用價值分離膜的最基本條件。3. 在工業(yè)廢水處理中的具體應(yīng)用膜分離技術(shù)在工業(yè)水處理中的主要應(yīng)用方向為工業(yè)用水中的物質(zhì)回收與水資源再利用、工業(yè)廢水的治理等。下面著重介紹其在淀粉污水、含酚廢水、含氰廢水、含重金屬廢水和含油廢水處理中的應(yīng)用。3.1 淀粉污水處理針對傳統(tǒng)

9、污水處理方法中蛋白質(zhì)去除率較低，而COD 負(fù)荷增加問題，采用膜處理裝置進(jìn)行試驗研究。周晶晶，金鷹2在膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)上，以調(diào)節(jié)豆?jié){廢水、淀粉廢水等電位點(diǎn)作為預(yù)處理，采用中空纖維膜裝置進(jìn)行超過濾，并對溫度影響作定性分析。結(jié)果表明：膜分離技術(shù)可以大大提高這兩種廢水中COD 的去除率， 分別為76.13%和 82.19%。 另外， 適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢蕴岣呶鬯幚淼男?，試驗得?0 時效率最佳。3.2 含酚廢水處理石油工業(yè)的含酚廢水中酚類物質(zhì)毒性很大，必須脫出后才能排放。賀增第等3進(jìn)行了中空纖維膜萃取酚的實(shí)驗研究，膜材料為聚砜，配合萃取劑為50%磷酸三丁酯(TBP)-煤油溶液；經(jīng)過2級膜萃取，廢水中酚的

10、質(zhì)量濃度由1223.53mg/L降到45.85mg/ L， 去除率達(dá)到96.3%。 李健生等 4采用聚偏氟乙烯為中空纖維膜，以煤油-50%磷酸三丁酯為萃取劑，對含酚廢進(jìn)行了實(shí)驗，廢水的酚質(zhì)量濃度可從1223mg/L降到45mg/L,去除率達(dá)96%以上，排出的廢水中酚含量符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。王志強(qiáng)等5采用了一種新的硅橡膠復(fù)合中空纖維超濾膜處理苯酚廢水。 采用的復(fù)合膜硅橡膠厚度小于10m， 較前人使用硅橡膠管處理廢水時苯酚的透過速率大大加快。處理高質(zhì)量濃度(8.1977g/L)和低質(zhì)量濃度(0.1939g/L)的苯酚廢水時，去除效果分別能達(dá)到99.19%和 96.19%。并發(fā)現(xiàn)，氯化鈉的存在可大大增

11、加苯酚的傳質(zhì)系數(shù)。3.3 含氰廢水處理我國處理含氰廢水主要使用四效蒸發(fā)和焚燒的方法，此方法不僅成本高，而且焚燒過程會產(chǎn)生大量的CO2和氮氧化物對環(huán)境同樣造成一定程度的污染。張力等 6采用膜分離技術(shù)，發(fā)展出一條處理丙烯腈裝置含氰廢水的新工藝、新方法。他們根據(jù)膜分離過程的不同特點(diǎn)，結(jié)合含氰廢水的特點(diǎn)，利用超濾和反滲透兩種膜分離過程來處理丙烯腈裝置的含氰廢水。結(jié)果表明：丙烯腈裝置所產(chǎn)生的含氰廢水中鼠根濃度一般在0.3%3-0.4%o之間，COD一股在4000mg/l-5000mg/l,而裝置外排廢水中鼠根的允許濃度是 CN-0.005%o, COD <1500mg/L3.4 重金屬離子的處理含

12、有各種重金屬離子的污水排入天然水體會破壞水體環(huán)境，危害漁業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)， 污染飲用水源。重金屬進(jìn)入人體后會在人體的某些器官中積蓄起來構(gòu)成慢性中毒， 嚴(yán)重危害人體的健康。震驚世界的水俁病和骨痛病就是分別由含汞廢水和含鎘廢水污染環(huán)境所造成的。因此，控制和治理重金屬離子的污染備受重視。傳統(tǒng)上處理重金屬離子工業(yè)廢水的方法主要有以下幾種：化學(xué)沉淀法、離子交換法和物理吸附法等，這些重金屬廢水的處理方法都是一種污染轉(zhuǎn)移，將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)化成沉淀或是更加易于處理的形式，對這些物質(zhì)最終的處置，通常是進(jìn)行填埋。然而，重金屬對環(huán)境的危害依然長期存在，常常造成對地下水和地表水的污染。Hafez等7用反滲透膜裝置對

13、污水中的銘進(jìn)行了回收處理試驗，結(jié)果表明：反滲透膜技術(shù)能從污水中回收流失的鉻，且其對鉻的平均回收率超過99.8 %。史紅文等網(wǎng)選才¥ 0.5um孔徑的無機(jī)膜，采用化學(xué)沉淀-超濾膜法去除電鍍廢液中的Ni 2+。結(jié)果表明：該法具有通量大、易清洗、耐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且能保障水Ni2+< 1.0mg/l,達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。99.9 煉油廢水處理含油廢水是一種量大面廣的工業(yè)廢水，含油廢水對環(huán)境危害極大，隨著國家不斷加大環(huán)保力度，對含油廢水處理和排放要求越來越高。一般煉油廠處理含油廢水主要是去除浮油、乳化油、COD、 BOD 等。大多數(shù)的廢水在排放前雖都已進(jìn)行了物化處理，但物化處理只能除去水中的浮

14、油和分散油，而更穩(wěn)定的乳化油尤其是含有溶解油的廢水依然以很高的濃度排入受納水體中。因此眾多的水處理工作者正在竭力尋找其他更有效的處理方法。膜分離法處理煉油廠含油廢水有了較大的發(fā)展，但采用單一的膜分離法處理含油廢水，膜污染嚴(yán)重。針對以上問題，李愛陽等 9 采用絮凝沉降和膜分離法聯(lián)合處理含油廢水，廢水中油、CODcr、 SS的含量由原來的1000mg/L、 2000mg/L、 1000mg/L 降到14mg/L、 87mg/L、 63mg/L，總?cè)コ史謩e達(dá)到98%、 95%和 93%以上。展望膜分離技術(shù)近年來發(fā)展迅速已在眾多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，與常規(guī)的分離方法相比膜分離過程具有節(jié)能、分離效率高

15、等特點(diǎn)，是解決當(dāng)代能源、資源和環(huán)境污染等問題的重要技術(shù)。我國的膜技術(shù)在廢水水深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。今后膜技術(shù)發(fā)展趨勢如下：(1) 開發(fā)、制造高強(qiáng)度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料，對于不同的污染源采用不同的膜技術(shù)及相應(yīng)的配套工藝，以達(dá)到降低投資和運(yùn)行成本的目的。在膜使用中著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關(guān)鍵問題。(2) 新型膜材料的開發(fā)利用。新型膜材料有金屬膜、有機(jī)無機(jī)混合膜和新型有機(jī)膜等?？梢灶A(yù)期，隨著膜材料的繼續(xù)改善，膜技術(shù)在水處理中的運(yùn)用前景將更為廣闊。(3) 專業(yè)膜反應(yīng)器開發(fā)。為分離某種物質(zhì)而開發(fā)專用膜反應(yīng)器，主要應(yīng)用于化工行業(yè)中成分復(fù)雜、性質(zhì)相近的物質(zhì)的回收與

16、分離。(4) 共混超濾膜的開發(fā)。與國際產(chǎn)品相比，國產(chǎn)超濾膜組件品種單一，通量和截流率綜合性能較低，抑制了膜技術(shù)在水處理以外領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展步伐。但現(xiàn)在， 已有許多共混超濾膜的研究。由于共混超濾膜具有單一組分膜所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此這是一個發(fā)展趨勢。第 9 頁 共 8 頁參考文獻(xiàn)1 馬海峰 , 劉志剛 , 陳玉龍 . 膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展J. 中國科技信息 , 2008, 14(1): 31-32.2 周晶晶 , 金 鷹 . 膜分離技術(shù)處理淀粉污水試驗研究J. 水資源保護(hù), 2008,24(5): 91-95.3 賀增第 , 晉日亞 . 中空纖維膜萃取法處理含酚廢水J. 河南化工, 20

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