滲析膜的應(yīng)用工業(yè)廢水處理
文章編輯：【河南省松山機(jī)電設(shè)備有限公司】發(fā)布日期：2022-12-05 11:38:27
電滲析可用于電鍍廢水、重金屬?gòu)U水等的處理，提取廢水中的金屬離子等，既能回收利用水和有用資源，又減少了污染排放。萬(wàn)詩(shī)貴等自制離子膜電解槽研究了銅生產(chǎn)過(guò)程中鈍化液處理的可行性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不僅可以回收其中的銅和鋅，而且將Cr3+氧化成Cr6+，再生了鈍化液。電滲析法與離子交換法結(jié)合從酸洗廢液中回收重金屬和酸的工藝已在工業(yè)上應(yīng)用。
電滲析還可以用于堿性廢水及有機(jī)廢水的處理。污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)采用離子膜電解法對(duì)處理環(huán)氧丙烷氯醇化尾氣堿洗廢水進(jìn)行了研究。在電解電壓5．0V時(shí)，循環(huán)處理3h，廢水COD去除率可達(dá)78%，廢水中堿回收率可達(dá)73.55%，為后續(xù)生化單元起到良好的預(yù)處理作用。齊魯石油化工公司利用電滲析法處理高濃度復(fù)合有機(jī)酸廢水，濃度為3%～15%，無(wú)廢渣及二次污染，得到的濃溶液含酸20%～40%，可以回收處理，廢水中含酸量可降至0.05%～0.3%。川化股份有限公司采用特殊電滲析裝置處理冷凝廢水，最大處理量為36t/h，濃水中硝酸銨體積百分比含量為20%，回收率達(dá)96%以上，合格淡水排放水中氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量≤40mg/L。
飲用水及過(guò)程水處理
我國(guó)在西南地區(qū)采用電滲析法將鹽泉鹵水制鹽，使NaCl的含量穩(wěn)定提高到120g/L，與原來(lái)采用的單純熬鹽法相比，產(chǎn)量增加而成本降低。山東鋁礦業(yè)公司生活飲用水采用濃水頻繁倒極電滲析處理，處理后的水質(zhì)為：總硬度H0=174.75mg/L；溶解性總固體為255.0mg/L；總鐵量＜0.3mg/L。山西某發(fā)電廠(chǎng)亞臨界鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)采用了EDI技術(shù)鍋爐補(bǔ)給水電導(dǎo)率＜0.06，SiO2為3μg/L。
食品工業(yè)
在白酒生產(chǎn)中把握質(zhì)量最關(guān)鍵的一環(huán)是勾兌，而勾兌用水的質(zhì)量是很重要的，它不僅影響白酒的內(nèi)在質(zhì)量，還影響白酒的外觀質(zhì)量，使用電滲析法處量勾兌用水，可使水質(zhì)明顯改善，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。用電滲析法祛除葡萄酒中的酒石酸鹽比傳統(tǒng)冷凍法更高效，更加節(jié)約能源資源，葡萄酒的感官質(zhì)量得到提高。有研究人員采用國(guó)產(chǎn)離子交換膜運(yùn)用電滲析技術(shù)進(jìn)行醬油脫鹽的可行性試驗(yàn)，證明了電滲析對(duì)醬油的脫鹽是切實(shí)可行的分離方法。采用電滲析技術(shù)可一步實(shí)現(xiàn)維生素C鈉鹽脫鹽目的，轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，平均電流效率約70%，其副產(chǎn)品NaOH稀溶液也可被有效利用。
生化行業(yè)
采用高性能離子交換膜，應(yīng)用電滲析脫鹽法，分離提純N－乙酰－L－半胱氨酸，取得了較為滿(mǎn)意的效果。根據(jù)雙極性膜電滲析系統(tǒng)的特點(diǎn)，即雙極性膜的陽(yáng)膜析出H+，陰膜析出OH－，可以把雙極性膜電滲析技術(shù)應(yīng)用于大豆蛋白質(zhì)的分離，其有很多優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不需要添加酸和堿，資源可以循環(huán)利用，耗水少，分離出的蛋白質(zhì)中鹽含量明顯減少。
正滲透(FO)技術(shù)
正滲透(FO)的原理
用只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)分子的半透膜將溶劑和溶液隔開(kāi)，溶劑分子將在滲透壓的作用下自發(fā)地從溶劑側(cè)透過(guò)膜進(jìn)入溶液側(cè)，這就是滲透現(xiàn)象，也即所謂的“正向滲透”。
正滲透膜在水處理中的應(yīng)用廢水處理
關(guān)于FO在廢水領(lǐng)域的應(yīng)用在許多文獻(xiàn)中均有報(bào)道，主要包括早期高濃度工業(yè)廢水的濃縮、垃圾滲濾液的處理、生活污水的處理、市政污水處理廠(chǎng)污泥厭氧消解液的濃縮和空間站上直接將污水處理成飲用水的生命支持系統(tǒng)等。雖然這些研究中FO 過(guò)程不是終端工藝，但其在預(yù)處理階段具有很高的脫鹽性能。
1998 年，Osmotek 公司組裝了一套實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的FO系統(tǒng)，對(duì)在Corvallis Oregon的Coffin Butte 垃圾填埋廠(chǎng)的垃圾滲濾液進(jìn)行了濃縮試驗(yàn)。這個(gè)垃圾場(chǎng)所在地區(qū)年降水量超過(guò)1400 mm，其每年產(chǎn)生的滲濾液大約在20000~40000 m3。試驗(yàn)進(jìn)行了3 個(gè)月，使用Osmotek 的三乙酸纖維素膜并以NaCl 溶液作為提取液。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)未經(jīng)預(yù)處理的滲濾液進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，此系統(tǒng)對(duì)TDS、TSS、TKN、COD 的截留率均在94%~96%，過(guò)膜水通量也沒(méi)有明顯衰減；但對(duì)濃縮的滲濾液進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，F(xiàn)O膜的水通量衰減了30%~50％，經(jīng)過(guò)清洗后通量基本完全恢復(fù)。在實(shí)驗(yàn)室成功運(yùn)行后，Osmotek 公司設(shè)計(jì)和組裝了一套大型的膜滲透系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了FO系統(tǒng)的工程應(yīng)用。
近年來(lái)隨著FO工藝的不斷發(fā)展，引起了很多學(xué)者的關(guān)注，將其與傳統(tǒng)的膜分離技術(shù)相結(jié)合，更是近幾年的研究熱點(diǎn)。J. J. Qin 等將傳統(tǒng)的好氧/厭氧（A/O）活性污泥工藝與FO系統(tǒng)相結(jié)合，組成滲透膜生物反應(yīng)器（OMBR）對(duì)生活污水進(jìn)行處理，獲得了較高的膜通量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提取液NaCl 的濃度為0.14 mol/L 時(shí)，其膜通量為3.6 L/（m2h）；當(dāng)提取液濃度增大到1.5 mol/L 時(shí)，膜通量為17.3 L/（m2h），實(shí)驗(yàn)中廢水先進(jìn)入生物反應(yīng)池進(jìn)行生化降解，隨后進(jìn)入FO系統(tǒng)進(jìn)行滲透過(guò)濾。
水質(zhì)深度凈化
隨著中水回用技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)O在飲用水凈化方面目前應(yīng)用最成功的應(yīng)屬在空間站中將產(chǎn)生的生活污水直接處理成飲用水。Osmotek 公司研發(fā)了一種新型的混合工藝——RO及直接滲透濃縮（DOC），被美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局（NASA）用作太空站飲水凈化系統(tǒng)。這個(gè)DOC 系統(tǒng)是目前用在太空上的唯一一個(gè)膜法廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)NASA測(cè)試，它使處理后水質(zhì)大大提升，在消耗相對(duì)較低的能量（15~50 kWh/m3）下可將水質(zhì)中的大多數(shù)指標(biāo)恢復(fù)至原水的95％以上，這樣太空站所需的水供給就極少了。
在這個(gè)FO 系統(tǒng)中，太空站污水中主要為人體代謝排泄物，包括尿液、潮濕冷凝物及衛(wèi)生清洗水等混合液。進(jìn)水中的衛(wèi)生用水及潮濕冷凝物（大于總廢水的80％）先經(jīng)過(guò)一級(jí)FO 進(jìn)行預(yù)處理，被一級(jí)FO 濃縮的原料液（不超過(guò)總廢水的20％）與尿液混合進(jìn)入二級(jí)FO 進(jìn)行處理，最后這兩級(jí)收集的滲透液在抽吸泵的作用下一起進(jìn)入RO 系統(tǒng)，作進(jìn)一步凈化提純。經(jīng)RO 處理后的濃縮液經(jīng)泵提升再次回流至FO系統(tǒng)滲透?jìng)?cè)，重新作為滲透提取液。因此在RO 單元產(chǎn)生兩種水，一種是高水質(zhì)飲水，一種是高濃度FO 提取液，在這個(gè)系統(tǒng)中，提取液得到了反復(fù)使用，大大簡(jiǎn)化了處理工藝，也避免了資源浪費(fèi)。
