2022年膜分离技术在水处理中的研究及应用进展.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 膜分别技术在水处理中的讨论及应用进展一、前言 自从 1748年法国科学家 AbbleNallet发觉了膜分别现象,即水能自然扩散到装有 酒精溶液的猪膀胱膜内,各国学者就开头了对膜的讨论；膜分别技术与传统的 分别过程如过滤、精馏、萃取、蒸发、重结晶、脱色、吸附等相比,具有操作 简便,设备紧凑,工作环境安全,节省能耗和化学试剂,无相变,无污染等特点,被认为是 2l世纪最有进展前途的高新技术之一,将在21世纪的工业技术改造中起打算性的作用；目前,膜分别技术已广泛应用于各行各业,特别在水处理的领域,现已遍布生活污水、工业废水电厂废水、重金属废水、造纸工业、印染废水、石化工业废水和医药废水 、生活饮用水等方面；膜分别技术就是利用一张特别的具有挑选性能的薄膜,在外力推动下对混合物 进行分别、提纯、浓缩的一种分别的新方法；这种薄膜必需具备使有的物质通 过,有的物质不能通过的特性；这种膜可以是固相、液相或气相,但目前使用 的绝大多数是固相膜；二、膜分别原理及其特点膜分别技术是在外力推动下,利用一种具有挑选透过性能的特制薄膜作为挑选 障碍层使混合物中某些组分易透过,其他组分难透过被截留,来达到分别、提 纯、浓缩作用的技术,其工作原理为：一是依据混合物中组分质量、体积、大 小和几何形状的不同,用过筛的方法将其分别；二是依据混合物不同化学性质进行分别,物质通过分别膜的速度溶解速度 取决于进入膜内的速度和进入膜表面扩散到膜另一表面的速度 扩散速度 ,其中溶解速度完全取决于被分别物 与膜材料之间化学性质；一般,膜的形状结构打算其分别机理及应用方式；根 据结构的不同,膜可分为固膜和液膜,固膜又可分为对称膜 柱状孔膜、多孔 膜、均质膜 和不对称膜 多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜 ,液膜可分为存 在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜两种；与传统分别技术相比,膜分别技术具有以下特点：膜分别是可分别相对分子 量为几千甚至几百物质的高效分别过程；膜分别过程基本不发生“ 相” 的变 化,耗能低,能量转化率高；膜分别过程可在常温下进行,适用于热敏性物 料假如汁、酶、药物等的分别、分级和浓缩；膜分别设备的运动部件少,结 构简洁,操作、掌握、修理便利；膜分别效率高,设备体积小,占地少,适 用范畴广；3 膜分别技术的种类31 微滤分别技术 MF 微滤分别技术是依据筛分原理以压力差作为推动力的膜分别过程；在给定压力 下50100kPa,溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为 0 120.0 m的微 滤膜,只有直径大于 50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使得溶液或 水得到净 化；它是一种精密过滤技术,其原理与一般过滤类似,但过滤的微粒比一般过 滤小许多,是过滤技术的最新进展；32 超滤分别技术 UF 超滤是一个压力驱动的膜分别过程,主要由筛除机理去除水中杂质；以压力差名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 为推动力,分别膜的孔径在 00015002m 之间,推动压力在 1001000kPa 左右；超滤适用于分别大分子物质、胶体、蛋白质等,可有效取出水中的悬浮 物、胶体、有机物等杂质,是替代活性炭过滤器和多介质过滤器的新一代预处 理产品；33反渗透分别技术 RO 反渗透是用足够的压力使得溶液中的溶剂通过反渗透膜而分别,是依靠反渗透 膜在压力下使溶液中溶剂与溶质进行分别的过程；由于反渗透膜在高压情形下 只答应水分子通过,而不答应钾、钠、钙、锌等离子及病毒、细菌通过,从而 获得高质量的纯水；34纳滤分别技术 NF 纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种分子级的膜分别技术,属压力驱动膜过 程,操作压力通常为 0510MPa,一般为 07MPa左右,最低为 03MPa；适 合分别分子大小为 lnm的溶解组分,故命名为“ 纳滤” ；35渗析分别技术 D 渗析分别技术是依据筛分和吸附扩散原理,利用膜两侧的浓度差使得小分子溶 质通过对称微孔膜进行交换,大分子被截留的过程；渗析分别技术主要适用于 将大分子溶液中的低分子组分分别；36电渗析分别技术 ED 电渗析分别技术是一种利用电能的膜分别技术,以直流电为推动力,利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的挑选透过性,使某一水体中的离子通过膜转 移到另一水体中的物质分别过程；在直流电场的作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的挑选透过性,把电解质从溶液中分别出来,从而实现溶液的 浓缩、淡化、精制和提纯；37渗透汽化 PV 渗透汽化是一种新型膜分别技术；该技术用于液体混合物的分别；其优点在于 能够以低能耗实现蒸馏、萃取、吸取等传统方法难以完成的分别任务；它适合 用在对废水中少量的有机污染物的分别；38 液膜LM 液膜就是悬浮在液体中很薄的一层乳液颗粒；至今已经经受了带支撑体液膜、乳化液膜和含流淌载体乳化液膜3个阶段；液膜主要适用于分别物理、化学性质相像而不能用常规的蒸馏、萃取方法分别的烃类混合物；39 动态膜 DM 动态膜分别技术包含动态膜的载体及动态膜分别层本身；载体指用来承载动态 膜的大孔径材料,如不锈钢丝网、筛网等；分别层是动态膜分别技术的主体,指依附于动态膜载体上、执行分别功能的滤饼层或污泥层；动态膜优良的分别 成效主要通过出水的悬浮固体浓度来表达；目前,动态膜分别技术正在进展过 程中,在污水处理中的应用主要处于试验性尝试阶段；四、膜分别技术在水处理方面的应用膜技术在水处理中的应用范畴相当广泛,既可用于给水处理也可用于废水处 理,在某些特别行业的水处理中也有涉足,且其应用规模在不断扩大；目前,在膜分别技术水处理应用方面领先的国家有美国、日本、德国等；41 膜技术在供水处理中的应用 411海水淡化名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在海水淡化处理中主要采纳的膜分别技术有反渗透、电渗析以及膜分别技术综合使用的方法；反渗透技术在开发最初就是为了使海水淡化,采纳这种技术淡化出的海水水质特别优良,优于一般自来水水质,随着RO技术快速进展,由于反渗透能耗更低,电渗析技术在海水淡化方面的部分应用市场已被 RO取代；美 国已 建有 38万 m 3 d的膜分别技术淡化厂,其实行的工艺是将反渗透膜组件与超 滤、微滤、纳滤等组件有机的组合应用；412制取饮用水 在国外饮用水领域使用膜分别技术最多的是采纳纳滤膜和反渗透膜技术进行分离；在苏州建成的日产 1万t自来水的超滤膜自来水厂,建设费用是 300元 m 3,运营成本是 00782元 m 3,与用传统工艺生产自来水的成本大体相当；我国 在山东长岛南隍城进行了纳滤技术在高硬度的海岛苦咸水淡化的实际应用,其 于1997年竣工投产生产淡水,其产水水质符合国家生活饮用水卫生标准；413 工业用纯水供水 膜分别技术目前主要应用在药厂纯水制备和锅炉用水制备中；近年来北京同仁 堂集团、安徽制药厂、广州天心制药厂等；越来越多的药厂的制药用纯水、洗瓶用纯水和药检用纯水采纳反渗透、电渗析、超滤和离子工艺制取,而逐步代 替了单一的离子交换制纯水工艺；在国内反渗透应用于锅炉水处理开头在2O世纪80岁月,处理方式是利用反渗透膜的高脱盐率,把反渗透装置设在离子交换除盐设备之前进行预脱盐,反渗透装置的达9O%以上；在现在的火力发电中,膜技术主要用于锅炉补给水处理；以自来水为水源,采纳纳滤 NF 与低压反渗透RO工艺对锅炉补给水进行处理；主要处理工艺为一级NF及RO工艺、二级 NF及RO工艺、 NFRO串联和 RONF串联工艺,可满意高压锅炉补给水的水质要求；42 膜技术在废水处理中的应用 膜技术在废水处理方面的讨论和应用几乎涉及到废水处理的各个领域,包括石油、化工、纺织、食品加工、造纸、医药、机械加工等行业的废水处理；近年来,随着环保意识的增强,人们对水的循环再利用、深度处理的要求增高,如何尽可能多地回收利用现有的水资源已成为人们关注的焦点；膜技术在废水处 理中的应用也向综合利用方向转变,既可回收废水中有价值的资源,又推动了废水处理的深度,实现环境效益和经济效益达到了统一；421 工业废水处理 1 石化废水处理；王立国等用中空纤维超滤装置在成功油田河口水站对处理油田含油污水进行了试验,设计规模为15t h,滤后水中的悬浮固体含量为056mgL,含油量为 05mgL,可满意地渗透油层注水的水质要求；2004年 7月北京燕山石化 28800t 年的污水回用工程,采纳超滤工艺；2 含重金属废水处理；GSznejerl1 等用乳状液膜法处理含重金属锡的废水,取得了较好的成效；奥 地利一家公司利用乳状液膜处理粘胶纤维厂含锌废水,能将含锌浓度为 350mgL富集倍数达 100以上； Marr等利用乳状液膜处理粘胶纤维厂含锌废水,能够将废水中锌的质量浓度从350mgL降至 5mgL,并已在中试的基础上进行了工业化；王士柱等建立规模的类似装置,在料液酸度较低的情形下,处理后锌的质 量浓度可低质 5mgL,符合国家排放标准；此系统中既可处理污水,又可回收资源,依据 Marr 及王士柱等估算,采纳该技术回收 价格,可见环保效益与经济效益达到了统一；lkg 锌所需费用小于 lkg 锌的名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、造纸废水；潘碌亭等采纳无流淌载体组成的乳状液膜法处理造纸黑液,取得了良好成效；朱潇潇等采纳微滤预处理,再用纳滤膜处理造纸废水,微滤分别对溶解性有机 物不能很好的去除,而在前处理中加入絮凝后,就能有效降低 COD,纳滤膜能够 很好的降低硬度,去除水中各种离子；4 有机废水；、刘国光等用 LMS2为说明活性剂、煤油为膜溶剂、石蜡为膜增强剂、内水相解 吸剂为氢氧化钠溶液的乳状液膜体系处理醋酸质量浓度为为 1000mgL的废水,在相宜的操作条件下,醋酸的提取率可达 水溶液中的多种有机酸成分；96%以上； Wangl讨论了用液膜法去除5 其他废水处理；沈阳化工讨论院所开发的液膜分别工艺从高浓度废水中回收可利用资源的技术于2000年获国家科技进步二等奖,其讨论主要着眼于用液膜分别工艺从农药废 水中回收酚、从含吡啶废水中回收吡啶化合物、从含氰废水中回收氰化物,并采纳液膜分别工艺处理染料废水,均取得了良好的成效；张力等采纳超滤加反渗透的工艺对含氰废水进行二级处理,结果是对CN的截留率高于 89%；李健等在对某针织厂印染废水的二级生化处理出水的水质进行讨论后,采纳微絮凝过 滤加反渗透脱盐法进行处理,结果说明：反渗透系统出水水质达到城市污水再生利用工业用水水质GBT199232005 标准,可回用于该厂生产中；某玉M加工厂采纳厌氧消化超滤膜生物反应器处理玉 M加工废水, COD 去除率达到97 %；丁杭军等采纳一体式好氧中空纤维膜生物反应器处理医院污水,对 COD、氨氮的平均去除率分别为80%和93%,出水水质良好； 2O世纪 90岁月,美国通用汽车公司采纳外置错流管式超滤膜生物反应器处理工业和生活混合废水,系统出水 COD和BOD的质量浓度分别低于 400mgL和10mgL；422生活污水处理1967年世界上第一个采纳 MBR工艺的生活污水处理厂由美国的 DorrOliver 公司建成,处理才能为 14m 3d；20世纪 9O岁月中期,日本有 39座采纳膜分别技术的污水处理厂运行,有 100多座高楼采纳 MBR法将污水处理后回用于中水管道,这些系统的出水已达到深度处理的标准,而且系统占地小,治理便利,产泥量很小； 1997年,英国 Wessex公司建立了当时世界上最大的 MBR污水处理厂,处理能力为 2000m 3d,1999年又在 Swanage建成了 13000m 3d的MBR污水处理厂；在我国,徐元勤等采纳规模为 800m 3d的侵入式连续微滤膜装置对城市污水进行深度处理并回用；运行结果说明其出水水质稳固、良好、无色无嗅,由于生活杂用水水质标准；熊丽等发觉孔径在 01mm左右的筛绢作为载体形成的自生生物动态膜在膜通量为 13 9、167和208Lm 2· h3 种情形下均可稳固运行 30d以上,对生活污水中 COD的去除率大于 90%,出水 COD为 2030mgL,污水中的悬浮固体几乎被完全截留、分别,除水中未检测到 SS；423 膜技术在特别行业水处理中的应用利用膜法处理放射性废水的讨论始于 20世纪 6O岁月初,最早采纳电渗析技术,近年来又开发了反渗透和超滤技术,在国内外均有一些实际工程；原维芳等在国内最先对反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液进行讨论；他们采纳 8种反渗透膜进行试验,找到最适合处理垃圾渗滤液的是3号醋酸纤维素 RO膜,其对 COD、色度的去除率可达 95%以上,出水达到 GB168891977；王维斌等对北方某城市 垃圾填埋场渗滤液处理工程改造的设计方案进行讨论,在分析该渗滤液水质特名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 点和改造前物化一级生化工业缺陷的基础上,提出了物化多级生化氧化吸附反渗透工艺；改造工程按其设计实施后,出水达到了生活杂用水标准；5结语在当今世界水处理业朝着以开发水资源 即废水回用 与爱护环境的方向进展；膜分别技术由于具有节能、设备简洁、运行费用低等优点,在水处理领域的研 究及应用将会日益广泛；近年来国内外讨论者开展了这方面的讨论,并取得了 肯定进展；随着膜材料性能的改进、价格的降低以及技术的成熟,完全有可能 取代常规水处理工艺,在供水处理和污水处理方面发挥出更有意义的作用；参考文献：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页