反渗透膜分离技术在电镀企业的应用(7页).doc

-反渗透膜分离技术在电镀企业的应用据慧聪网2008年3月20日讯 近来，物理化学处理技术、光照射技术及膜过滤技术已形成三大水处理技术。在这些技术中引人注目的是膜分离法污水处理技术。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合物的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。而反渗透膜分离技术作为当今世界水处理先进的技术，具有清洁、高效、无污染等优点，已在海水淡化、城市给水处理、纯水和超纯水制备、城市污水处理及利用、工业废水处理、放射性废水处理等方面得到广泛的应用。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作（如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等）相比较，过程中大多无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，它包含微滤(MF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、和反渗透(RO)。20世纪70年代初期开始用RO法处理电镀污水，首先用于镀镍污水的回收处理，此后又应用于处理镀铬、镀铜、镀锌等漂洗水以及混合电镀污水。30年来，反渗透(RO)技术先后在含油、脱脂废水、纤维工业废水、造纸工业废水、放射性废水等工业水处理、苦咸水淡化、纯水和高纯水制备、医药工业和特殊的化工过程和高层建筑废水等各类污水处理中得到了广泛的应用。1 反渗透膜分离技术基本理论反渗透膜分离法的基本特点是其推动力为压力差（110MPa），传质机理一般认为是溶剂的扩散传递，透过膜的物质是水溶剂，截留物为溶质、盐（悬浮物、大分子、离子），膜的类型为非对称膜或复合膜。反渗透的选择透过性与组分在膜的溶解、吸附和扩散有关，因此除与膜孔大小结构有关外，还与膜的化学、物理性质有密切关系，即与组分和膜之间的相互作用密切相关。1.1 反渗透原理 渗透是指一种溶剂（即水）通过一种半透膜进入一种溶液或是从一种稀溶液向一种比较浓的溶液的自然渗透。但是在浓溶液一边加上适当的压力，即可使渗透停止，此时的压力称为该溶液的渗透压。若在浓溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂（水）压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的，此时就称为反渗透。 这就说明，当对盐水一侧施加的压力超过水的渗透压时，可以利用半透膜装置从盐水中获取淡水。因此，反渗透过程必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择性半透膜，二是操作压力必须高于溶液的渗透压。1.2 反渗透膜类型一般来说，反渗透膜应具备以下性能： 单位面积上透水量大，脱盐率高；机械强度好，多孔支撑层的压实作用小； 化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀； 结构均匀，使用寿命长，性能衰降慢； 制膜容易，价格便宜，原料充足。 影响膜性能因素： 回收率/转变率； 压力； 压密； 浓差极化。据此，目前较常用的膜类型有： 醋酸纤维膜（CA膜） CA膜又可以分为平膜、管式膜和中空纤维膜几类。CA膜具有反渗透膜所需的三个基本性质：高透水性、对大多数水溶性组分的渗透性相当低、具有良好的成膜性能。 聚酰胺膜（PA膜） 聚酰胺膜又可以分为脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜（成膜材料为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物） 复合膜 这是近些年来开发的一种新型反渗透膜，它是由很薄的而且致密的符合层与高空隙率的基膜复合而成的，它的膜通量在相同的条件下比非对称膜高约50100%。 1.3 反渗透膜的主要性能参数与运行工况条件 1.3.1 反渗透的主要性能参数1) 透水率。是指单位时间透过单位膜面积的水量。主要取决于膜的材质和结构等因素，但一定的反渗透膜其透水率则取决于运行条件；a. 透水率随温度的升高而增加，随工作压力的增加成比例的上升；b. 透水率随进水浓度的增加而下降；c. 透水率随回收率的增加而下降。2) 回收率。即供水对渗透液的转换率，直接影响除盐系统的成本。 3) 膜通量。是表明通过膜表面的一个特定区域的水流速度。1.3.2 反渗透装置的运行工况条件为了确保反渗透装置安全可靠运行，选择一定适宜的工况条件是非常必要的。反渗透装置的主要工况条件为进水pH值、进水温度与运行压力。1) 进水pH值。对于醋酸纤维膜运行时，水以偏酸性为宜，pH值一般控制在47之间，在此范围外加速膜的水解与老化。目前认为pH值在56 之间最佳。膜的水解不仅会引起产水量的减少，而且会造成膜对盐去除能力的持续性降低，直至膜损坏为止。 2) 进水温度对产水量有一定的影响，温度增加1 ，膜的透水能力增加约2.7%。反渗透膜的进水温度底限为58，此时的渗滤速率很慢。当温度从11升至25时，产水量提高50%。但当温度高于30时，大多数膜变得不稳定，加速水解的速度。一般醋酸纤维膜运行与保管的最高温度为35，宜控制在2535之间。3) 运行压力。渗透压与原水中的含盐量成正比，与膜无关。提高运行压力后，膜被压密实，盐透过率会减少，水的透过率会增加，提高水的回收率。但当压力超过一定限度时会造成膜的老化，膜的变形加剧，透水能力下降。1.3.3 影响反渗透运行参数的主要因素 膜的水通量和脱盐率是反渗透过程中关键的运行参数，这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水pH值因素的影响。 （1）压力 给水压力升高使膜的水通量增大，压力升高并不影响盐透过量。在盐透过量不变的情况下，水通量增大时产品水含盐量下降，脱盐率提高了。 （2）温度 温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影响最为明显。温度上升，渗透性能增加，在一定水通量下要求的净推动力减少，因此实际运行压力降低。同时溶质透过速率也随温度的升高而增加，盐透过量增加，直接表现为产品水电导率升高。温度对反渗透各段的压降也有一定的影响，温度升高，水的粘度降低，压降减少，对于膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置，粘度对压降的影响更为明显。 （3）回收率回收率对各段压降有很大的影响，在进水总流量保持一定的条件下，回收率增加，由于流经反渗透高压侧的浓水流量减少，总压降降低，回收率减少，总压降增大，实际运行表明，回收率即使变化很小，如1%，也会使总压差产生0.02MPa左右的变化。回收率对产品水电导率的影响取决于盐透过量和产品水量，一般说来，系统回收率增大，会增加浓水中的含盐量，并相应增加产品水的电导率。（4）进水含盐量 对同一系统来说，给水含盐量不同，其运行压力和产品水电导率也有差别，给水含盐量每增加l00ppm，进水压力需增加约0.007MPa，同时由于浓度的增加，产品水电导率也相应的增加。 （5）pH值 各种膜组件都有一个允许的pH值范围，即使在允许范围内，pH值对产品水的电导率也有一定的影响，这是因为反渗透膜本身大都带有一些活性基团，pH值可以影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移，另一方面pH值对进水中杂质的形态有直接影响，如对可离解的有机物，其截留率随pH值的降低而下降。1.3.4 操作与维护 操作与维护是成功的系统性能的关键。为了尽早的发现潜隐的问题，须收集系统性能数据并定期分析。若发生了问题，应该采用合宜的寻找故障的技术，并与膜制造商和/或系统设计者切磋商量合宜的消除问题的措施。对不能控制的结垢、污染或堵塞，则需经常清洗膜以保持膜的性能。在膜装置中，这些物质不可逆的积累将导致流体分布不均和产生浓差极化，这将造成膜通量与盐截留率的减退，有时会使膜材料发生降解。这些导致了昂贵的膜单元的更换。已开发出的用于恢复因结垢或污染造成的不良的膜性能的技术，若能及早的识别出膜需清洗，则这些技术是非常有效的。清洗剂可以从膜装置中将微粒、胶体、生物和有机物移出。通常的做法是将清洗液按正向流动，低压下通过膜装置进行循环，直至污染物被去除。2 反渗透膜分离法在电镀企业中的应用 反渗透技术于80年代初在我国得到应用，首先用于电子工业超纯水及饮料业用水的制备，而后用于电厂用水处理，90年代起在饮用水处理方面获得普及。反渗透技术在我国工业水处理方面应用得比较多，但在电镀企业污水处理方面，目前大部分还停留在实验室小试阶段。利用组合膜工艺来进行电镀企业污水回用处理是一门新兴的学科。近来，反渗透膜分离法水处理技术已在电镀企业中得到应用：苏州市金艺电镀中心就是其中一员。反渗透在电镀废水回用中的应用，一方面可以回收利用贵金属。电镀原料，大大降低生产成本；另一方面可以实现电镀废水零排放或者微排放，具有很好的经济和环境效益。使电镀企业在减少废水排放量的同时又节约了自来水等新鲜水的用量，从而达到保护环境与节约水资源的先进水平。以苏州市金艺电镀中心为例，日需500吨左右的自来水等新鲜用水，废水排放300吨左右，通过反渗透装置，废水可以回用70%左右，即每日可以节约新鲜用水2/5以上，同时减少了2/3多的污水排放量，按照自来水成本2.7元/吨，废水处理成本7.5元/吨，废水回收利用成本2.4元/吨计算，日均节约成本2000元左右，即用水成本可以节约45%左右。同时，生产用水的水质是电镀企业提高产品质量的关键要素，采用低含盐水（RO水即反渗透水）进行镀件的电镀与清洗，可以大幅提高产品品质。以苏州市金艺电镀中心为例，使用反渗透装置之前，以电镀铝合金轮毂为例，产品合格率为93%左右，使用后合格率上升至95%左右，以塑胶电镀为例，使用前合格率为82%左右，使用后合格率为86%左右，折算产值每月可带来10万元以上的经济效益。减少废水的排放量，可以节省废水处理费用，节约自来水等新鲜水的用量，可以节约用水费用，提高用水水质，可以减少产品的次品率，三者结合起来可以综合提高企业的经济效益。反渗透膜分离水处理技术应用在电镀企业生产中，既节约了用水，又保护环境；既节约了大量的资金，又降低了企业的运行成本，给我公司带来了可观的经济与社会效益。 总之，反渗透法除在水处理方面有着广泛的用途外，在化学工业、食品工业、医药工业以及气体分离等许多学科和领域都有着极其广泛的应用，特别是随着膜技术的发展。其潜在应用领域将会不断扩大，这门新兴的反渗透科学将会在今后的科学技术发展中大显身手，发挥更大的作用。-第 6 页-