纳滤膜技术处理高盐化工废水研究进展

高盐化学废水通常含有高浓度的有机污染物和悬浮固体,不仅处理成本高,难以处理,而且具有潜在的环境风险。与其他传统水处理技术相比,纳滤膜技术不仅对高盐化学废水具有良好的处理效果,而且可以回收污水中的有用物质。因此,它在高盐化学废水处理中的应用具有独特的特点。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,旨在进一步促进纳滤膜技术在高滤膜领域的应用。

在印染,农药和制药生产过程中会产生大量盐含量超过1%(质量分数)的高盐废水。这些废水通常包含各种污染物(有机物,盐,石油,重金属和放射性物质)。随着工业化生产水平的不断提高,水资源越来越宝贵,高盐化学废水对水资源的污染日益严重,也将给环境带来巨大压力和破坏。

如果不对高盐化学废水进行必要的处理,将会对废水的后续生化处理过程造成很多不利影响,甚至严重瘫痪整个生化系统。因此,高盐化学废水的处理迫在眉睫。高盐化学废水的常见处理方法包括石灰中和法,生物法和蒸发浓缩法。

但是,这些方法不仅不能满足高盐废水的处理标准,而且存在能耗高,副产品销售困难的问题。例如,在蒸发浓缩法中,公司的大部分废盐都被当作固体废物,并蒸发形成有机残留物。处理成本高,资源回收率低。

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,易于集成等优点。近年来,它已广泛用于水处理和回用。当前,主要的膜分离过程包括反渗透,纳滤,超滤和微滤。纳滤膜技术是介于反渗透和超滤之间的膜过滤技术,可有效捕集水中的有机污染物和高价盐。

同时,由于单价盐在水相中的保留率较低,因此纳滤膜技术可以更好地分离单价和多价离子。因此,纳滤膜技术被用于处理高盐化学废水和废水中有用物质的回收。它在其他方面具有独特的优势,值得进一步应用和推广。

本文从纳滤膜技术的机理和影响因素,到印染,农药,制药等化工行业高盐废水中纳滤膜技术的研究进展,对高盐废水的研究。讨论了其处理方法以及资源的回收利用。其应用价值是进一步促进纳滤膜技术在化学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并不完全相同,它们的孔径介于两者之间,并且大多数纳滤膜均带电,因此传质机理更为复杂。

1.1带电正(负)电纳滤膜

带正(负)电荷的纳滤膜对正中性分子的保留主要是通过膜孔的筛分作用。它的传质模型包括扩散孔流动模型,溶解扩散模型,空间位阻通道模型和摩擦模型。分子特性,浓度,工作压力和被捕分子的粒径都会影响保留。

带正电(负电)的纳滤膜对带电的有机和无机离子的分离受许多因素的影响,例如化学势,电势梯度和被分离物质的粒径。传质过程受唐南效应的影响。传质模型包括混合模型,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带电马赛克纳滤膜

带电的镶嵌纳滤膜是指同时具有阴离子和阳离子交换基团的纳滤膜。水溶液中的阴离子和阳离子受压力或浓度梯度驱动,穿过相应的交换单元,穿过膜。目前,带电镶嵌纳米过滤膜的传质机理很少,传质模型只有一些非平衡热力学模型。

1.3不带电的纳滤膜

不带电的纳滤膜的分离主要取决于纳米级微孔的筛分。传质模型主要包括空间位阻通道模型和摩擦模型。


2影响纳滤膜的关键因素

2.1 pH

纳滤膜的外层通常带有电荷。当溶液的pH值改变时,电荷性质也会改变,溶液中需要分离的其他物质的电荷也会改变,这进一步影响了膜分离的效果。

2.2工作压力

由于用于纳滤膜分离的驱动力主要来自压力,因此增加压力有助于提高过滤效果。

随着压力的增加,水通量也增加,但是水通量不能连续增加。当压力达到一定值时,由于污染,在膜表面上会出现一层固体凝胶。此时,传质过程主要受到凝胶层电阻的限制,与凝胶层电阻相比,压力的影响可忽略不计。

2.3温度

温度的变化将改变纳滤膜外层的总电荷,从而导致不同的分离现象。另外,温度还可能影响要分离的物质的组成,从而改变分离效果。

2.4流量

从理论上讲,增加液体流速可以减少浓度差极化的影响。然而,在实验中发现,当流速增加到一定值时,沿液体的压力将增加,并且过滤阻力将降低。


3纳滤技术在高盐化工废水中的应用进展

3.1纳滤技术在染料废水中的应用进展

在染料工业的生产过程中,将产生大量高盐(大于5%),高COD(大于10000mg / L)和高色度(成色)的废水。通常,这种废水不仅B / C值小于0.3,而且生物降解性差,废水中较高的盐浓度也会抑制微生物在生物过程中的活性。因此,染料工业废水必须经过适当的预处理才能进入生化系统。染料的分子量大多在700到1000之间,非常适合使用纳滤膜技术进行预处理。杨刚等。发现在使用CA辊纳米过滤膜浓缩和脱除二苯乙烯二三嗪荧光增白染料(NT)的水溶液的过程中,在处理纳米过滤膜之后,用NT染料处理水相中的NaCl。浓度方面,NaCl的浓度从1.05mol / L降低到小于0.05mol / L,NT染料的浓度浓缩到2倍左右,NT的保留效率超过99.8%。

陈国华等。使用ATF50纳滤膜处理香港的印染废水。对于两种COD分别为5430mg / L和14000mg / L的原水,纳滤对COD的去除率分别达到80%和95%,废水达到香港的排放标准。

刘宗义等。使用辊式反渗透膜处理丙烯酸纤维洗涤废液。结果表明,纳滤可以将己内酰胺单体浓缩十倍以上,并保留约80%。渗透液可以作为再生水再利用,具有显着的经济效益。郭明远等实验室制备了自己的醋酸纤维素纳滤膜,并通过实验验证了该纳滤膜可用于印染废水的燃料回收。

3.2纳滤技术在农药废水中的应用进展

中国农药废水的排放量约为3亿吨/年,COD排放量则超过10万吨/年。农药废水具有剧毒,难以控制,严重危害环境的特点,受到越来越多的关注。纳滤膜作为一种高效节能的膜技术,可以有效去除一半以上的化学需氧量和盐分,非常适合农药废水的预处理。

B. Van der Bruggen比较了NTR7450,UTC20,NF45和NF70纳滤膜对农药废水的处理效果。结果表明,NF70是处理农药废水的最佳纳滤膜。 B. VanderBruggen还使用这四个纳滤膜去除了地下水中的农药,硝酸盐和硬度。研究发现,这四个纳滤膜非常适合去除农药和硬度,只有NF70具有良好的硝酸盐去除效果。这主要是因为纳滤膜技术适合于捕获二价离子,但是却可以捕获一价离子。效果不高。

杨光平研究了NF90和NF270纳滤膜对三种典型农药废水,水杨醛,吡虫啉和吡虫啉的处理效果。实验结果表明,COD和除盐率均超过80%。如果将农药中的有用成分回收,那么经济效益也相当可观。

杨青等。设计了一种结合DK膜和NF90的多级纳滤膜预处理系统,用于大型农药(主要产品为吡虫啉和烯吗啉等),出水生化性能明显提高,COD70%。雨格等。分离了含有大量NaCl / NH4Cl的草甘膦母液,并提出可以使用纳滤膜进行脱盐。他们使用Desal-5-DK膜分离了含有16%无机盐的草甘膦母液。草甘膦的回收率大于99%,无机盐的去除率大于85%。赵景伟等采用纳滤膜一体化膜分离系统处理草甘膦废水,可使草甘膦含量大于4%,盐分小于1%。

3.3纳滤技术在制药废水中的应用进展

随着近年来制药和化学工业的快速发展,其废水的复杂性也成倍增加,加上制药和化学废水本身的高盐度和难降解性,使废水处理变得越来越困难。在纳滤膜分离过程中,不仅不会发生化学反应,而且不需要加热就不会发生相变,并且不会破坏生物活性。同时,普通药物的分子量也在纳滤膜分离技术的范围之内,因此纳滤膜分离技术在制药废水的处理中得到越来越广泛的应用。

冉艳红等。利用纳滤膜技术浓缩中草药水提取物,结果表明,纳滤浓缩中草药水提取物提高了产品回收率和质量,同时减少了废水排放和处理成本。提取物中的可溶性固体含量增加了10倍。另外,发现诸如温度升高和压力之类的方法增加了膜通量。

Capelle等。使用纳滤膜从盐浓度为11%至17%的杂环药物衍生物废水中去除乙酸钠和氯化钠。研究发现,Nanomax50纳滤膜对乙酸钠和氯化钠的截留率超过99%,杂环药物衍生物的去除率最高为

4  .结论

综上所述,纳滤膜技术具有良好的分离效果,可以应用污水的有效利用在我国高盐化学废水处理领域,有用物质的回收利用潜力巨大。但是,工业废水通常成分复杂,并且包含多种酸和碱,使其难以处理。

因此,高盐化学废水的处理对膜的材料性能提出了更高的要求,以保证纳滤膜的分离效果和使用寿命。因此,开发具有优异性能的纳米过滤膜具有长期的意义。此外,工业废水的复杂性也使单一工艺难以达到标准。因此,有必要重视膜技术与其他水处理工艺的结合,充分发挥每种技术的优势,以达到最佳的处理效果。

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