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纳滤在高盐化工废水中的应用及研究进展

北极星环保网来源:广东化工 杨志刚等2019/8/12 9:56:51我要投稿

北极星环保网讯:高盐化工废水通常具有较高的机污染物浓度和悬浮固体浓度,不仅处理成本高、处理难度大,且存在潜在的环境风险。相比其它传统的水处理技术,纳滤膜技术不仅对高盐化工废水的处理效果好,同时可以对污水中的有用物质进行资源回收,因此其在高盐化工废水处理的应用中具有独特的优势。本文综述了纳滤膜分离技术在印染、制药、农药等化工领域高盐废水处理中的研究现状,旨在进一步推动纳滤膜技术在高盐化工废水处理领域中的应用。

印染、农药、医药生产过程中会产生大量的含盐量高于1%(质量分数)的高盐废水,这些废水通常含有多种污染物质(有机物、盐、油、重金属和放射性物质等)。随着工业化生产水平不断提高,水资源也变得越来越宝贵,高盐化工废水产生的水资源污染现象日趋严重,同时也会给环境造成很大的压力和破坏。

高盐化工废水若不进行必要的处理,将会对后续废水生化处理工艺造成很多不利影响,严重时甚至会使得整个生化系统的瘫痪,所以高盐化工废水的治理迫在眉睫。高盐化工废水常见的处理方法有石灰中和法、生物法和蒸发浓缩法。

然而这些方法不仅无法将高盐废水处理达标排放,而且也存在能耗高且副产品销售困难的问题。如蒸发浓缩法中,企业废盐多与蒸发形成有机物残液一起作为固废处理,处理成本高且资源循环利用率低。

与其他处理技术相比,膜技术具有高效节能、无相变、设备紧凑、易与其他技术集成等优点,近年来在水处理和回用方面取得了广泛的应用。目前主要的膜分离工艺包括反渗透、纳滤、超滤和微滤。纳滤膜技术作为一种介于反渗透和超滤之间的膜过滤技术,可以有效的截留水中的有机污染物和高价盐。

同时由于对水相中的单价盐截留率相对较低,纳滤膜技术可以较好的分离单价和多价离子,所以纳滤膜技术在高盐化工废水的处理和对废水中有用物质回收利用等方面具有其独特的优势,值得进一步应用和推广。

本文从纳滤膜技术的机理、影响因素,再到纳滤膜技术在印染、农药、医药等化工工业领域高盐废水中的研究进展,探讨其在高盐废水处理及资源回收利用等方面的应用价值,旨在进一步推动纳滤膜技术处理化工高盐废水处理中的应用。

1纳滤分离机理

纳滤膜的传质机理与超滤膜和反渗透膜不完全相同,其孔径介于两者之间,而且大部分纳滤膜带有电荷,所以传质机理更为复杂。

1.1荷正(负)电纳滤膜

荷正(负)电纳滤膜对电中性分子的截留主要是通过膜微孔的筛分作用。其传质模型包括扩散-细孔流模型、溶解-扩散模型、空间位阻-孔道模型和摩擦模型等。分子特性、浓度、操作压力和被截留分子的粒径都会影响截留率。

荷正(负)电纳滤膜对带电有机物和无机离子的分离受到化学势、电势梯度和被分离物质粒径影响等多方面因素的影响,传质过程受Donnan效应影响。传质模型有杂化模型、静电位阻模型、空间电荷模型、固定电荷模型和Donnan平衡模型。

1.2荷电镶嵌纳滤膜

荷电镶嵌纳滤膜是指同时带有阴、阳离子交换基团的纳滤膜。水溶液中的阴、阳离子在压力或者浓度梯度的驱使下,分别通过相应的交换单元通过膜。目前关于荷电镶嵌纳滤膜的传质机理较少,传质模型仅有一些非平衡态热力学模型。

1。3非荷电纳滤膜

非荷电纳滤膜的分离作用主要依靠纳米级微孔的筛分作用,传质模型主要包括空间位阻-孔道模型和摩擦模型等。

2影响纳滤膜的关键因素

2.1 pH

纳滤膜的外层通常附有电荷,当溶液pH产生改变时,电荷性质也会变化,溶液中其它需要分离的物质电荷也会随之改变,从而进一步影响膜分离的效果。

2.2操作压力

由于纳滤膜分离的驱动力主要来自压力,所以增强压力有助于改善过滤效果。

随着压力的增加水通量也得到提高,但水通量并不能无持续增加。当压力达到一定数值时,膜表面会因为污染而出现凝胶固体层。此时,传质过程主要受凝胶层的阻力限制,压力的影响相比凝胶层的阻力可以忽略不计。

延伸阅读:

工业园区化工废水处理工程实例

处理高盐废水三类流行的蒸发系统

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