膜技術(shù)用于工業(yè)廢水處理的現(xiàn)狀及進展.doc

膜技術(shù)用于工業(yè)廢水處理的現(xiàn)狀及進展摘要：主要介紹了電滲析、反滲透、超濾、納濾、膜蒸餾、乳狀液膜技術(shù)等膜分離技術(shù)的基本原理及特點重點報導(dǎo)了這些膜分離技術(shù)在工業(yè)廢承處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并討論了它們應(yīng)用于I業(yè)廢水處理的可行性。關(guān)鍵詞：膜分離；工業(yè)廢承處理；應(yīng)用l 前言隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，工業(yè)污水的排放量日益增加。污水(其中80 %是工業(yè)污水【1】 一作為一大污染源，其對國民經(jīng)濟和人體健康的影響，已是人類面臨的嚴重問題。世界水文專家協(xié)會主席米歇爾奈特l996年在第3O屆國際地質(zhì)大會上宣布：“全世界每天至少有5萬人死于由水污染引起的各種疾病。發(fā)展中國家每年有2 500多萬人死于水污染引起的疾病【2】。一工業(yè)水污染已引起許多國家的高度重視，用膜分離技術(shù)進行廢水處理，已倍受關(guān)注。膜技術(shù)是近三十年發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，也是當前促進改革和保證社會持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，已在能源、電子、化工、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著其獨特的作用。本文就膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用作一綜合探討。2 工業(yè)廢水的來源在工業(yè)生產(chǎn)過程中要消耗大量新鮮水，排出大量廢水，其中夾帶許多原料，中間產(chǎn)品或成品，例如：重金屬(冶金、電鍍行業(yè)等)，有毒化學品，酸堿(化工行業(yè)等)，有機物(食品行業(yè)等)，油類(采、煉油行業(yè)等)，懸浮物(火電、冶金行業(yè)等)，放射性物質(zhì)(核工業(yè)等) 3 膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用以高分子分離膜代表的膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離單元操作技術(shù)，三十年取得了令人矚目的巨大發(fā)展 表l給出了按分離原理區(qū)分的分離種類，從中可以看出，除了透析膜主要用于醫(yī)療用途以外，幾乎所有的膜分離技術(shù)均可應(yīng)用到石油，天然氣及石油化工行業(yè)中去。31 電滲析電滲析(簡稱ED)是以直流電為推動力，利用陰陽離子交換膜對水溶液中陰陽離子的選擇透過性，使個水體中的離子通過膜遷移到別一水體中的物質(zhì)分離過程。311 電滲析在處理赤泥堿性廢水中的應(yīng)用氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的工業(yè)廢渣赤泥是一種嚴重的堿性污染源。赤泥濕法排放每噸赤泥含有34In 廢堿液，其濃度(以Na2O計)為26 gL。赤泥附液損失的堿量約占氧化鋁生產(chǎn)總耗減量的l 65 。赤泥結(jié)臺堿不能直接轉(zhuǎn)移到液相，導(dǎo)致赤泥場地赤泥堆積如山，嚴重堿化周圍土壤和地下水源，影響了氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展目前，國外氧化鋁廠部分采用將赤泥餛臺漿液注人深海的辦法解決這一問題 多數(shù)采用從赤泥堆積場表面取廢堿液至赤泥洗滌流程的方法解決污染問題和回收部分堿，但不能根本解決問題?！鞍宋濉逼陂g國家把治理赤泥堿性廢水列A 國家重點攻關(guān)項目，旨在加強對廢渣、廢液的綜合治理。研究表明4 :活性氧化鈣赤泥脫堿并同時去除可沉淀離子的工藝，可以制取滿足電滲析工藝要求的進料液在進料液Al2O3 低于150mgL的條件下，電滲析裝置能夠穩(wěn)定運行，電滲析處理赤泥廢堿液?？苫厥諌A和工藝用水，而低含堿赤泥可用作生產(chǎn)水泥的原料，為實現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)零排放工程開發(fā)了一項技術(shù)上、經(jīng)濟上完全可行的新穎工藝路線。當然，電滲析處理赤泥堿液時，由于無機物的積累性沉淀和膜的使用壽命問題，使其工業(yè)化應(yīng)用還有一定距離，令后研究的關(guān)鍵在于預(yù)處理和耐堿性膜的研制。312 電滲析在脫除化學鍍鎳老化液中亞磷酸鹽中的應(yīng)用化學鍍鎳磷臺金是近年來發(fā)展很快的一種表面加工技術(shù)，它具有多方面的優(yōu)點，應(yīng)用越來越廣泛 化學鍍鎳液使用多次后，功效減弱，成為鍍鎳老化液，老化液通常是處理后被排放掉。但化學鍍鎳老化液中含一定大量的鎳和次亞磷酸根離子，它的排放造成了很大的浪費。因此，脫脒老化液中的亞磷酸鹽，延長鍍液壽命，具有特別重要的意義電滲析能夠大量去除鍍液中有害的亞磷酸鹽、硫酸鹽，極大的延長鍍液的壽命。日本矢俊正幸的實驗表明，經(jīng)電滲析處理后，鍍液使用2O個周期后，各項指標仍完全正常 5。32 反滲透反滲透(筒稱RO)是以壓力為推動力，利用反滲透膜其能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性，從某一含有各種無機物、有機物和微生物的水體中，提取純水的物質(zhì)分離過程。反滲透主要用于苦咸水(溶解團達到l0 gL)和海水的淡化。艟著反滲透理論研究的深入和成膜技術(shù)的不斷提高，反滲透的應(yīng)用也擴大到了廢水處理和回用方面。321 反滲透在處理橡膠工業(yè)廢水中的應(yīng)用橡膠工業(yè)廢水中由于含有大量無機鹽，不宜直接回用。國內(nèi)學者對其用反滲透的方法進行處理。結(jié)果表明：反滲透對TDS、硬度離子、有機物具有較高的去除率，一般大于90%，對無機鹽的去除率一般穩(wěn)定在85% 左右而對可溶性SiO2 和堿度的去除率較低，一般在70% 以下5 。另外，在廢水處理中，反滲透還常用來除去重金屬離子以及貴重壘屬的濃縮回用等。33 超濾超濾(筒稱UF)以壓力為推動力利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。331 紙漿廢水的超濾處理漂白裝置排水含有氯化臺物COD和BOD，是紙漿廢水的主要色度源試驗表明，用超濾法處理堿性萃取階段廢水的過濾液，TOD和COD能降低60 %70% ，色度降低8O 9O7，來源于漂白裝置的污染物大部分在萃取階段的排水中和第一氯化過濾液中。采用超濾法處理氯化漂白階段排水比較困難，對于氯化廢水，用吸附、化學或生物法處理能有效降低污染的影響，但如果含有大分子量物質(zhì)的萃取排出和氯化階段排水相混臺，就會大大降低這些方法的效力試驗表明，如果預(yù)先對萃取排水中的高分子化臺物加以去除就能顯著減小這些方法的負擔，瑞典試驗采用超濾和生物法相結(jié)臺的工藝處理漂白裝置排水，結(jié)果令人滿意。另外超濾法在亞硫酸型廢液、電泳涂漆廢液 一、廢液脫脂處理等方面的應(yīng)用也取得了令人滿意的效果。332 含有有害物乳狀液超濾濃縮許多工業(yè)廢水含少量有害物質(zhì)，排放時需加以去除。最難去除的物質(zhì)是小有機分子即使它的含量為l ppm，也是有害的 同時因其含量少而無回收效益。雖然這些有害物質(zhì)能夠用蒸餾法去除，但費用昂貴。如果有害物質(zhì)是疏水性小有機分子，就可通過萃取使有分子從水相進入ow乳狀液的油相和表面活性劑微泡；并通過超濾對乳狀液進行濃縮；通過加鹽或降低pH進行破乳國外學者用苯胺和偶氮苯進行了試驗。乳化劑為蒸餾妥爾油，油機為汽油，試驗用水的電導(dǎo) l 000 Im m：)產(chǎn)水純度高；由于過程在較低溫度(非沸騰狀態(tài))下蒸發(fā)，可以利用工業(yè)余熱、地熱、太陽能等廉價能源；過程在常壓下進行，設(shè)備簡單，操作方便；可以用來處理濃度極高的水溶液。361 膜蒸餾在處理含酚污水中的應(yīng)用含酚廢水是一種危害十分嚴重而又普遍存在的工業(yè)廢水。目前含酚廢水的處理方法主要有物化法、化學法和生物法三大類，它們各有優(yōu)缺點。膜蒸餾技術(shù)作為物理過程與化學過程相結(jié)合的新技術(shù)，已引起廣泛關(guān)注，其主要優(yōu)點是可以處理污水中高濃度的揮發(fā)酚。有關(guān)文獻表明 ，當pH 值小于等于零時，苯酚的去除率可達95 以上。膜蒸餾技術(shù)要用于工業(yè)廢水的處理，除了技術(shù)上的可行性外，在經(jīng)濟上還必須有與其它方法相競爭的優(yōu)勢 要想應(yīng)用膜蒸餾技術(shù)處理工業(yè)廢水，必須創(chuàng)造以下條件：(1)膜的價格至少降低一個數(shù)量級；(2)膜兩側(cè)液體的傳熱系數(shù)應(yīng)更大，以增加膜兩側(cè)的溫度差。37 液膜技術(shù)液膜技術(shù)是2O世紀60年代中期由美國?？松芯抗こ坦镜睦枘钪┦刻岢龅囊环N新型膜分離技術(shù)，直到8O年代中期奧地利的JDraxler等科學家采用液膜法，從粘膠廢液中回收鋅獲得成功，液膜分離技術(shù)才進人了實用階段。37，l 含鉻廢水的處理六價鉻離子在水溶液中毒性很大，要求排放標準高(小于05 rag1)，而含鉻工業(yè)廢水含量一般在十至幾百ppm的范圍內(nèi)，處理難度相當大。曾有人用TI3P萃取法處理含鉻廢水，脫除率可達995 以上，缺點是TI3P用量大，操作過程復(fù)雜。王靖芳等 以苯胺為流動載體蘭l13A為表面活 眭劑，煤油為膜溶劑，NaOH作為內(nèi)相試劑的乳狀液膜體系，遷移分離鉻，不同濃度的吉鉻廢水經(jīng)液膜技術(shù)處理后，其鉻含量均降至05 ppm 以下，低于國家規(guī)定的排放標準。另外，液膜技術(shù)在處理含鋅廢水 、含鉛廢水 “ 、含鎘廢水 等方面都得到了應(yīng)用。在處理其它重金屬廢水方面，國內(nèi)外學者也進行了大量研究，雖然仍處于實驗研究階段，但建立的乳狀液膜體系處理相應(yīng)的重金屬工業(yè)廢水有著廣閥的發(fā)展前途。另外，液膜技術(shù)在處理含酚廢水 、含氰廢水方面得到了工業(yè)應(yīng)用 用液膜技術(shù)處理含磷酸根廢水的工藝還不太過關(guān)有待進一步研究。液膜技術(shù)在處理其它廢水，如含苯胺廢水、造紙黑液等方面也正在研究，雖然當前能達到工業(yè)化生產(chǎn)的成熟工藝還不普遍，液膜的穩(wěn)定性及快速破乳方法還有待進一步研究，但乳狀液膜法用于工業(yè)廢水處理以其成本低廉、快速高效、操作簡單為其它方法所不及。因此，乳狀液膜技術(shù)是今后工業(yè)廢水處理研究與應(yīng)用的重要方法之一。4 結(jié)語在膜分離技術(shù)處理工業(yè)廢水時，只要根據(jù)廢水的具體情況采取相應(yīng)的預(yù)處理，并且選用寬流道的膜組件，加之工藝設(shè)計臺理，選用膜分離技術(shù)處理工業(yè)廢水在技術(shù)上是可行的。我們相信，隨著對膜分離技術(shù)研究的深入、新材料的出現(xiàn)以及制膜工藝的改善，膜分離作為一種有效的分離技術(shù)，在不久的將來，一定會在工業(yè)廢水處理中有著更廣泛的應(yīng)用。參考文獻：1 黃銘榮胡紀萃水污染治理工程M北京：高等教育出版社。2陳東升用膜分離技術(shù)處理廢水的研究J膜科學與技術(shù)，1998，18(5) 3234。2徐平反滲透、納濾膜及其在水處理加的應(yīng)用A,98全國飲用水及其凈化技術(shù)研討會標準、論文及資料匯編C41 張維潤電滲析處理赤泥