膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

1、膜分離技術(shù)在廢水處理及分析化學(xué)中的應(yīng)用摘 要 針對日益惡化的環(huán)境問題，論述微濾、超濾、納濾、滲透汽化等膜分離技術(shù)及特點(diǎn)，介紹膜分離技術(shù)在廢水處理及分析化學(xué)中的應(yīng)用，并對其發(fā)展前景作出展望。關(guān)鍵詞 膜分離；廢水處理；分析化學(xué)膜分離技術(shù)是近年來在全球迅速崛起的一項(xiàng)新技術(shù)，近半個(gè)世紀(jì)以來，膜分離技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。膜分離技術(shù)作為新的分離凈化和濃縮方法與傳統(tǒng)的分離操作相比，具有能耗低、分離效率高、無二次污染、工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)【1】。因此在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文將介紹一些膜分離技術(shù)在廢水處理及分析化學(xué)中的應(yīng)用。1.膜分離的定義及特點(diǎn)膜分離就是用天然的或人工合成膜，以外界能量或化學(xué)位差作為

2、推動(dòng)力，對雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。膜分離過程具有裝置簡單、操作容易、易于自動(dòng)控制，維修方便等特點(diǎn)，但是，由于膜材質(zhì)價(jià)格高，大多數(shù)膜工藝運(yùn)行費(fèi)用昂貴。2.膜分離在廢水處理中的應(yīng)用21微濾微濾常用于各種廢水的預(yù)處理，以降低濁度、懸浮物，滿足后處理進(jìn)水要求。微濾的過濾方式有死端過濾和全量過濾兩種方式【1】。死端過濾是一種低能耗、高產(chǎn)出的過濾方式，但濾餅層隨著過濾時(shí)間的增加逐漸增厚，溶液的透過量降低，因此如何及時(shí)清洗濾餅、恢復(fù)水通量成為死端過濾的關(guān)鍵【2】。2.2 超濾超濾是依靠膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進(jìn)行選擇分離的，超濾分離可以實(shí)現(xiàn)大小分子的分離、濃縮及凈化【3】。超

3、濾膜應(yīng)用的主要問題是膜通量隨運(yùn)行時(shí)間的延長而降低、膜污染和濃差極化嚴(yán)重，價(jià)格高、需要復(fù)雜的預(yù)處理是其應(yīng)用的主要障礙【4】。2.3 納濾納濾廣泛應(yīng)用于河水及地下水中含三鹵甲烷中間體THM、低分子有機(jī)物、農(nóng)藥、異味、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì)的去除，廢水的脫色，廢水中不同有機(jī)物的分級濃縮【5】 。2.4 滲透汽化PV的應(yīng)用包括有機(jī)物脫水，水中回收貴重有機(jī)物、有機(jī)-有機(jī)體系分離三方面。其中有機(jī)物脫水尤其是醇類的脫水研究得最為廣泛并部分獲得工業(yè)化應(yīng)用。滲透汽化在環(huán)境工程的應(yīng)用主要在化工、航天、食品工業(yè)等領(lǐng)域，如啤酒脫醇，處理有機(jī)物(如含芳烴和鹵代烴)的廢水，在宇宙飛行中處理實(shí)驗(yàn)室廢水等【6】

4、。3.膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例3.1在廢水處理中的應(yīng)用3.1印染廢水美國SaraLee紡織廠主要使用活性染料進(jìn)行羊毛染色，印染廢水活性染料的濃度很高。大部分工業(yè)廢水色度為5000-7000(稀釋倍數(shù)法以倍計(jì))顏色很深的廢水同時(shí)包含了大量的氯化鈉，該公司選擇超濾和納濾技術(shù)去除色度和其他懸浮固體，并將氯化鈉和處理水在染色工藝中再用，廢水處理能力為 7.5-350 t，通過溶質(zhì)回收，每年節(jié)省約 35萬美元，其中包括鹽水回收的 24.5萬美元和廢水回用的 10萬美元。 美國Newjersey州Ciba公司染料化工廠對水溶性廢水只需RO或NF處理后，每天可回收染料230 kg左右，5075的水實(shí)現(xiàn)回用，廢水

5、處理費(fèi)用大幅度降低【7】。 3.2含酚廢水萬印華等研究了液膜法處理高濃度含酚廢水的工藝條件，考查了不同因素對除酚的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對含1047g/L的工業(yè)廢水。經(jīng)2-3級液膜處理，出口水中酚濃度可降至0.5mg/L以下，除酚率大于99.99，內(nèi)相富集酚達(dá)270g/L以上，可回收酚。秦非等采用混合型表面活性 劑處理某染料化工廠含酚廢水。在最佳條件下，除酚率可達(dá)99以上。 3.3 電鍍廢水電鍍廢水主要包括電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、刷洗地坪和極板的廢水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”產(chǎn)生的廢水，另外還有廢水處理過程中自用水的排放以及化驗(yàn)室的排水等口【8】。樓永通等在中試

6、基礎(chǔ)上建立1200m3/d電鍍鎳漂洗水膜法回收工程，采用三級膜分離技術(shù)濃縮電鍍廢水并回收水和鎳，第一級膜過程為納濾，處理量50 m3/h，濃縮1O倍；第二級為反滲透，對納濾濃縮液進(jìn)行處理，處理量5m3/h，濃縮5倍；第三級為反滲透，對第二級反滲透濃縮液進(jìn)行處理，處理量1m3/h，濃 縮2倍以上，共濃縮100倍以上。一級膜分離系 統(tǒng)對鎳的截留率為98；二級、三級膜分離系統(tǒng)對鎳截留率均在99以上，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，基本上實(shí)現(xiàn)了電鍍廢水的資源化【9】。Zhi Wang采用DL、DK 和NTR-7450三種納濾膜處理含Cu、Cr的電鍍廢水，DL和DK膜對Cr的平均去除率分別為9665和947，對Cu的

7、平均去除率分別為90.0和82.8；NTR-7450膜對Cr和Cu的去除率低于70【10】。ZVPMurthy等采用納濾膜，處理Ni2+抖質(zhì)量濃度為5 mg/L和250 mg/L廢水，鎳的最大去除率分別為98 和92【11】。Alka GBoricha采用納濾膜對重金屬去除率在93以上，對SS和TDS去除率近100【12】。3.2 膜分離技術(shù)在分析化學(xué)中的應(yīng)用3.2.1在多糖分離純化研究中的應(yīng)用司丹丹等【13】用截留Mr200的UF膜濃縮黃芪提取液，并在生藥用量和提取條件相同的情況下，比較了UF濃縮和蒸發(fā)濃縮后濃縮液醇沉的結(jié)果。與蒸發(fā)濃縮相比，UF濃縮醇沉淀總蒸干物少9.7，蒸干物顏色更白，蒸

8、干物中多糖百分含量高于蒸發(fā)濃縮，醇沉后上清液中總糖比蒸發(fā)濃縮多1.9。但對其它組分的影響尚需進(jìn)一步研究。朱圣東等【14】在自制的高壓反滲透評價(jià)池內(nèi)研究了R0處理微生物多糖發(fā)酵廢水的過程，并建立了描述此過程的數(shù)字模型，其模擬結(jié)果能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的吻合。3.2.2在有機(jī)酸的分離與純化中的應(yīng)用張?zhí)垖螌幩崛芤和ㄟ^改性活性炭柱進(jìn)行預(yù)處理，以膜通量和單寧酸含量為考察目標(biāo)，確定了單寧酸溶液的濃度和膜的截留相對分子質(zhì)量，同時(shí)考察了料液濃度、溫度和操作壓力對膜分離效果的影響。在最佳工藝參數(shù)條件下，精制后的單寧酸的含量達(dá)到99以上。沈亮等運(yùn)用膜分離法從當(dāng)歸水浸取液中分離、純化阿魏酸。研究表明，經(jīng)高速離心預(yù)處理

9、后，超濾法的回收率和雜質(zhì)去除率均高于醇沉法；而納濾膜對阿魏酸幾乎沒有截留效果，反滲透適用于濃縮阿魏酸。吳正奇采用微濾超濾納濾組合的膜分離過程，在金銀花提取液中除去了固體微粒和大分子物質(zhì)，納濾濃縮液的固形物主要是綠原酸、黃酮、鞣質(zhì)、皂苷、二糖、三糖和無機(jī)鹽等小分子物質(zhì)，綠原酸的總回收率達(dá)到876【15】。展望：我國的膜技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距，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，更好的推廣膜分離技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。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。因此，膜分離技術(shù)將

10、在21世紀(jì)的環(huán)境工程和分析化學(xué)中發(fā)揮極其重要的作用。參考文獻(xiàn)：1蘇金坡，尹連慶，張亞琴，檀素麗.膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用M.環(huán)境科學(xué)與技術(shù) 2004.92 王建梨，計(jì)建炳，徐又一膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用J膜科學(xué)與技術(shù)2003，23(5)：65683李春，魏玉君，黃俊.膜分離技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用M紡織科技進(jìn)展 2009.44 雷曉東，熊蓉春，魏剛.膜分離法污水處理技術(shù)J工業(yè)水處理，2002，22(2)：135 李秀芬，負(fù)學(xué)啟壓力驅(qū)動(dòng)膜過程在飲用水處理中的應(yīng)用J凈水技術(shù)，2002，21(3)：31346陳鎮(zhèn)，秦培勇，陳翠仙滲透汽化和蒸汽滲透技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展J工業(yè)水處理，2003，

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