全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用研究

发表时间:2020/8/11   来源:《科学与技术》2020年3月8期   作者:刘晓芳 李苗苗
[导读] 通常使用的膜分离技术是指在使用薄膜对不同粒径分子或者不同形态的混合物进
        摘要:通常使用的膜分离技术是指在使用薄膜对不同粒径分子或者不同形态的混合物进行有选择性的分离的技术,通常工业上使用较多的是具有特殊性能的半透膜又可以称分离膜或者滤膜。
        关键词: 化学水;脱氨;降解;半透膜;电除盐技术;超滤膜
引言
        自20世纪50年代以来,膜分离技术取得了一系列的突破,从微滤和离子交换,到电渗析、反渗透和超滤,以及渗透汽化技术,在工业上取得了巨大的经济效益和社会效益。膜分离技术由于其分离效率高、操作条件温和、易于控制等优点,已经成为重要的分离手段之一。分子印迹膜分离技术作为一种新兴的膜分离形式,具有广泛的应用前景,得到了研究人员的密切关注。
1膜分离技术概述
        1.1膜分离技术原理
        膜分离技术的工作原理是利用膜的不同特点将不同的物质分开,不同的物质进行有效组合达到筛选功能,使混合体被分离出来,就有效的实现了污水的处理,从而就可以对处理过的污水进行再利用。这一过程主要是通过膜的通透性来实现的,在生活污水的处理过程中具有重要的利用价值。膜分离技术不仅可以做到成分分离,净化污水,还具有一定的杀菌、消毒的作用。
        1.2膜分离技术特点
        膜分离技术主要是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,是一种较为有效的污水处理方法。在实际应用的过程中,具有以下特点:第一,分离效果好。这种处理方法可以在不产生其他物质的情况下,将水中的分子加以有效处理,可以实现对纳米级物质的分离,如有机物、细菌、病毒等等,都能够被分离出来,具有较强的针对性。第二,操作简单。目前,大部分膜分离设备都配有中控系统,能够实现一键操作,不需要额外操作,降低了技术处理难度,且一般情况下都不需要进行维护,具有较强的可靠性。第三,节约能量。以污水中分子的粒度来看,在膜分离过程中并不会发生相变,能够在最大程度上节约能量,因此这种处理方式通常都是在常温环境下进行,能量损耗相对较小.第四,成本相对较低。在处理污水的过程中,膜分离技术不需要添加任何药剂,只需要依靠过滤膜来完成分类,能够在最大程度上降低分离所需要消耗的成本,避免产生二次污染,具有较高的应用价值。
2电厂化学水处理工艺
        2.1物化预处理
        在电厂化学水所含有的有机物中疏水性油脂占据最大的比重,且很难降解。在污水处理的过程中,物化预处理的工艺主要为脱氨及脱酚,主要是将水体中存在的氨、氮进行分离,增强污水中微生物的生存概率,同时在处理工艺的后期应当对微生物进行有效的降解,因此,水体内所含有的氨、氮含量不能过高。
        2.2深度处理工艺
        在对电厂化学水进行处理的过程中主要存在两个阶段,分别为物化预处理和生化处理,在经过以上两个流程的处理之后,水体内含有的有机物将会得到有效的处理,但是依旧存在一部分难以降解的有机物,因此应当采取更有效的工艺来进行处理,主要有氧化法、混凝沉淀法等,其中混凝沉淀法所运用的原理为采取沉淀的方法来处理水体中的有机物,使其形成沉降,一般会运用金属盐来进行络合,或者添加相关物质来进行絮凝。反渗透法的原理是通过渗透作用来分离物质,其优势为操作较为简单、能源损耗较低等,该技术具有较强的环保性。


3全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用
        3.1反渗透技术
        反渗透技术应用于生活污水的深度处理中,能够将水中含有的有机物质与盐分进行分离去除,保证水质达到用水标准。在实际应用的过程中,反渗透膜具有高选择、高渗透性特点,将选择性膜在操作压力高于溶液渗透的一种膜处理方法。虽然,这种方式本身具有较好的净化水体的效果,但是受到技术层面因素的影响,我国在反渗透技术的应用效果无法与西方发达国家相比,在今后仍然需要进一步完善,使得反渗透设备应用更为高效。在美国加利福尼亚州就设置了一个污水厂,并且拥有一台日处理污水量能够达到37.8m3的反渗透设备,使得生活污水能够达到较好处理,并将其重新应用于供水系统中。
        3.2电渗析技术
        电渗析(ED)是在直流电场作用下,电解质溶液中的带电离子以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的1种膜分离过程。混合超滤/电渗析过程的性能,以去除COD、盐和颜色。分析了温度和固有电阻对超滤过程的影响。然后将超滤过程与电渗析(ED)结合用于处理初级处理的纺织废水(PTTW),并且发现该混合过程能够提高经处理的纺织废水的质量。在用UF和陶瓷膜处理纺织品的情况下,ED工艺是有效的,其中TDS和电导率的去除效率分别为94.2%、97.1%,对应于25min时0.450ms/cm的电导率值。值得注意的是,采用UF-ED联合技术处理的纺织废水呈现出与正常给水非常相似的值。近年来双极膜电渗析(BMED)技术在处理工业高含盐废水领域的研究进展,提出和探讨了限制BMED技术在该领域大规模工业化应用的3个关键性问题,即与酸碱浓度和纯度有关的技术问题、与过程成本有关的技术经济性问题以及与投资成本有关的经济性问题,并对BMED技术的研究重点和发展方向进行展望。
        3.3超滤
        超滤膜孔直径实在0.1μm~5nm,与微滤的工作原理大体相同,但是在过滤精度方面有所提升,操作压力也会有所提升。在实际应用的过程中可以实现从液相物质中将一些大分子物质、胶体分散液等进行分离处理。被分离出来的溶液,通常是会受到外界压力,流速有所增加,使得溶液可以在超滤膜上流动,确保其中的无机离子、低分子量能够直接穿透超滤膜,将微生物、细菌等物质截留,从而达到净化水源的目的。
        3.4纳滤技术
        纳滤(Nanoltration,简称NF)作为1种新型膜分离技术,是1种以压力差为驱动力、介于超滤(UF)和反渗透(RO)之间的膜过程,其膜孔径在1nm左右,截留直径1nm左右的溶质离子,截留分子量为200~1000,能够截留相对分子质量>200的有机小分子,实现高相对分子质量与低相对分子质量有机物分离,有机物与无机物分离和浓缩,极大地促进和丰富了膜技术在分子尺度上实现分离的理论及应用研究。纳滤膜大多为荷电膜,根据离子的大小或电价高低进一步分离纯化液体,电荷可以影响滤膜从而筛选粒子,膜表面带电性越强,对粒子的去除效果越好,而中性不带电的粒子则起的是过滤作用。同时纳滤膜也存在着不稳定因素,如压强的变化、溶液的酸碱度变化等都会对其产生一定的影响。近年来,纳滤技术在工业废水、生活废水等废水处理和回收利用中具有广阔的应用前景。
结束语
        随着具备各种特性的新型膜研发成功并投入使用,目前膜分离技术越来越广泛的应用在电力行业、环保行业、医药工业等工业生产中,在工业生产过程中膜技术的应用也越来越重要,该技术的应用前景也会更加的广阔。
参考文献
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