廢水的物理化學處理法膜

關于廢水的物理化學處理法膜第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日反滲透法基本原理膜表面層有許多極細孔隙，具親水性，因而選擇吸附水分子而排斥某些溶質(zhì)分子當其和水溶液接觸時，溶質(zhì)分子或離子被排斥，仍留在溶液中，化合價越高的離子排斥越遠。當在溶液上施加壓力時，水分子薄層通過薄膜的毛細管滲出，而溶質(zhì)分子或離子不能通過而被截留。膜的孔徑越大，滲透性也愈大，分離效果就差有機物的脫除，則屬篩分機理截留分子量、截留率和水通量截留率是指對一定分子量的物質(zhì)來說，膜所能截留的程度，其定義為式中Cf為料液的濃度，Cp為濾液的濃度。膜的純水通量是指料液為純水時，單位時間透過純水的體積，一般是在0.13～0.3MPa壓力下測定的第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.1反滲透膜反滲透膜一種半透膜，只能通過溶液中某種組分的膜厚度一般為幾個微米～0.1微米有平板膜和中空纖維膜兩種當前最廣泛使用的是醋酸纖維索膜(CA膜)CA膜一種不對稱膜，厚100微米左右膜分兩層，表面致密層和多孔支持層。表面致密層厚0.25μm，孔徑小于8A，多孔支持層是—種凝膠體的海綿狀結(jié)構(gòu)，孔隙率為60%，孔徑大(可達幾百納米），起支持致密層和使水流通作用。第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.1反滲透膜CA膜的特性方向性由于CA膜是不對稱的，使用時致密層須在高壓側(cè)選擇性CA膜對無機電解質(zhì)和有機物具有選擇透過性。對電解質(zhì)高價離子較易脫除，同價離子水合半徑越大越易脫除；對有機物，水溶性好、非離解性、分子量小的脫除效果差。壓密效應CA膜在壓力作用下厚度減少，透水性降低，分離效果下降。水解作用和生物分解作用第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.2反滲透工藝及工藝條件的選擇pH值范圍：CA膜使用的范圍為pH＝3～7：操作壓力：操作中透水量隨壓力的提高而增加，但壓力過高又會使膜壓實而使進水量下降，因此應根據(jù)膜的性能、原液濃度、水的回收率等幾方面綜合考慮；溫度：膜透水量隨溫度上升而增加，但溫度過高，會加快膜的水解速度，且膜會變軟，壓力也隨之增加，故一般控制在20～30℃

提高待處理液進料流速，使其保持湍流狀態(tài)，以避免發(fā)生濃差極化現(xiàn)象一級反滲透水處理工藝流程濃差極化是指在反滲透過程中，由于水不斷透過膜，引起膜表面溶液濃度的升高，從膜表面到進料液之間形成—濃度梯度，即濃差極化。濃差極化引起膜表面溶液滲透壓大大增加，使過程的有效推動力變小，導致水透過膜的阻力增大，使透水率和分離效率下降。第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日2.3反滲透裝置常用的反滲透裝置有四種型式——板式、管式、卷式和空心纖維式板式反滲透器：板式反滲透器類似板框壓濾機。它是由幾塊或幾十塊圓形承壓板(用下鋪鋼或環(huán)氧玻璃鋼制成)組成，承壓板外環(huán)有密封圈支撐，使內(nèi)部組成壓力容器，兩板之間是多孔性材料用以支撐膜并引出分離出的水，每塊板面都裝有反滲透平膜。高壓廢水以湍流狀態(tài)通過反滲透膜表面，分離出的水由承壓板中流出。這類裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小但裝卸復雜，單位體積膜表面積小。

1-膜；2-水引出孔；3-橡膠密封圈；4-多孔性板；5-處理水通道；6-膜間流水道；7-雙頭螺栓第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日平板式膜組件第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日反滲透裝置管式反滲透器：管式反滲透器類似排管式熱交換器。由若干直徑10～20mm，長1～3米的反滲透管狀膜裝入多孔高壓管內(nèi)，膜與高壓管之間襯以尼龍布或其它纖維網(wǎng)，組成管狀膜單元，然后將多根管狀膜單元裝入高壓容器內(nèi)成為內(nèi)壓管式。管式反滲透裝置的特點是水力條件好，安裝、清洗、換膜維修方便；但膜的有效面積小，裝置的體積大，建造費用高。1-高壓水泵；2-緩沖器；3-管式膜組件；4-壓力表；5-閥門；6-玻璃鋼管；7-膜第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日管式膜組件第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日反滲透裝置螺旋卷式反滲透器：由多層半透膜配合其他材料制成卷簡，裝置于耐壓容器中，卷筒的兩層膜之間有多孔性透水墊層，膜周邊用粘膠劑密封，膜外面有細網(wǎng)間隔層，使膜與膜之間有間隙。將此三面封死的膜纏繞在多孔集水管上面成一個組件待處理水自一端進入沿軸線方向在細網(wǎng)間隔層中旋動，分離水則通過膜面經(jīng)多孔支承墊沿螺旋線方向流入中心渠水管后引出，濃縮液由簡的另一端引出。螺旋卷式裝置的優(yōu)點是單位體積有較大的膜面積，透水量大，湍流效果好、不易產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象、安裝更換容易。缺點是清洗困難，不能處理含懸污物的液體、壓力損失大．第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日反滲透裝置中空纖維式反滲透器：類似U形管式熱交換器。它是將許多根頭發(fā)粗細的中空細管狀空心纖維絲捆在一起彎成U形，裝入反滲透器內(nèi)，把纖維束開口端裝在環(huán)氧塑料封內(nèi)，進入纖維內(nèi)徑的凈化水由纖維束開口端引出，濃縮液由另一端排出。該裝置單位體積膜面積大，安裝方便，可在低壓下運行。膜的壽命長，但壓力損失大，不能處理含懸浮物的液體。

第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日反滲透法在水凈化和廢水處理中的應用海水、苦咸水脫鹽電鍍廢水的處理第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日3.電滲析—原理在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性把電解質(zhì)從溶液中分離的過程。在電滲析槽中交錯放置兩種類型的交換樹脂膜——陽離子膜和陰離子膜。陽離子膜帶有固定的負電荷，它只允許陽離子通過而排斥陰離子；陰離子膜帶有固定的正電荷，允許陰離子通過而排斥陽離子。第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日3.電滲析—原理在直流電場中，槽內(nèi)各室中的陰陽離子在電場力的作用下發(fā)生定向移動，在一、三兩室中，陽離子向左移動，穿過陽離子膜分別進入陰極室和二室，而陰離子向右移動穿過陰離子膜分別進入二室和陽極室內(nèi)?？偟慕Y(jié)果則使一、三兩室離子濃度大大降低，使其中水得以淡化，在二室則相反，陽離子向左移動但受到陰離子膜阻擋而留在室內(nèi)，陰離子向右移動但受到陽離子膜阻擋也留在室內(nèi)，同時第一、三兩室的陰陽離子還要進入二室，總結(jié)果便造成二室的離子的積聚．使水得以·濃縮．將待處理水不斷送入二室(濃室），從一、三兩室（淡室）便可排出處理過的廢水。第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日電滲析器電滲析器有板框型(壓濾型)和螺旋卷式兩種。板框型由交換膜、隔板、電極、板框及壓緊裝置所組成，兩端為電極，中間為陰、陽膜和用隔板間隔交替排列的濃、淡室，電極與膜之間設置極框。1.壓緊板；2.墊板；3.電極4.墊圈；5.導水板；6.陽膜7.淡水隔板框；8.陰膜9.濃水隔板框第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日電滲析器離子交換膜：一種由高分子材料制成的，具有離子交換基因的薄膜．內(nèi)有一定數(shù)目的孔隙，以供離子通過?？煞譃殛栯x子交換膜和陰離子交換膜兩種，簡稱陽膜和陰膜。陽離子交換膜：常有酸性活性基因(如R-SO3H)在水中可離解成固定在高分子膜上帶負電的陰離子R-SO3-和可移動陽離子H+，膜中固定基團R-SO3-

構(gòu)成了足夠強的負電場，因此能吸引陽離子讓其通過而排斥陰離子，阻止其通過。陰離子交換膜：帶有堿性活性基團：如R—CH2N+(CH3)2OH，固定在高分子膜上的是帶正電的陽離子R—CH2N+(CH3)2和可移動的OH—，固定基團構(gòu)成強烈正電場，故它能吸引陰離子讓其通過而排斥陽離子。第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日電滲析器（續(xù)）隔板和隔網(wǎng)：隔板的用處是使陰、陽膜間保持一定距離，并使布水均勻。上面有配水孔、布水槽、流水道、填充網(wǎng)，網(wǎng)的作用是使液體產(chǎn)生湍流，提高效率。根據(jù)隔板在膜堆中使用的情況，又分為濃室隔板和淡室隔板。它們和陰陽離子交換膜交替排列，構(gòu)成了淡水室和濃水室。電極：電極的作用是直接連接電源。位于膜堆兩側(cè)。它的質(zhì)量直接影響電滲析效果。常用的有石墨電極，鉛板電極．鈦涂釕電極、不銹鋼電極(只能做陰極)等．電極框：保持電極與膜間的距離，是極水的通道，保持水流的暢通，排除電極反應產(chǎn)生的氣體及沉淀，防止電極和膜的腐蝕。

第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日電滲析在廢水處理中的應用回收酸洗廢水中的酸廢液中含12～30%的硫酸亞鐵，5%～10%的硫酸回收重金屬離子含鉻、銅、鎳、鎘等重金屬離子和氰化物的廢水也可用電滲析法來回收，并使洗滌水循環(huán)使用。電鍍鎳廢水的回收，可將電鍍回收液通入電滲析器的淡室，使回收液不斷淡化，而其中的鎳離子及其它成份通過電滲析作用遷移到濃室中，濃縮至一定濃度后循環(huán)回到電鍍槽中使用。此法可回收鎳95％以上。第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.超濾法超濾是利用孔徑在20～200?的半透膜，讓流體以一定壓力和流速通過膜的表面，將流體中的高分子和低分子分開。超濾法與反滲透法相似，也是以壓力差為推動力的液相膜分離過程。但是兩者的作用實質(zhì)并不完全相同。超濾的機理目前尚不完善，一般認為，超濾是一種篩孔分離過程。比孔隙小的分子和粒子可以在壓力差的作用下，從高壓側(cè)透過膜到低壓側(cè)，而大粒子則被膜所阻攔。超濾膜是超濾工藝的關鍵。大多數(shù)超濾膜都是聚合物或共聚合物的合成膜，如醋酸纖維素和芳香聚酰胺等。有人認為超濾膜就是具有較大平均孔徑的反滲透膜。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.超濾法超濾法所截留的污染物粒子比反滲透法所截留的粒子要大得多，主要用于截留2～200nm間的粒子。超濾法也要加壓，以使廢水能克服濾膜的阻力而透過濾膜，但這個壓力比反滲透法要小超濾設備同反滲透相似，主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式。用超濾法進行廢水處理，既可做到水的循環(huán)使用，又可回收有價值的產(chǎn)品。已在食品、印染、電鍍、造紙、金屬加工等部門的廢水處理中得到研究和應用。第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日5.微孔過濾法微孔過濾的分離機理是篩分效應。所分離組份直徑一般為0.03～15μm。操作靜壓差為0.01～0.2MPa微孔過濾膜常用纖維素脂或工程塑料制成。微孔過濾設備也有板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式主要用于電子、醫(yī)藥、飲料工業(yè)，也用于水的深度處理。第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日6.隔膜電解法隔膜電解法是把電滲析和電解組合起來的一種方法。它是利用一定性質(zhì)的隔膜將電解裝置的陽極和陰極隔開而進行電解，根據(jù)所用膜的性質(zhì)可分為非選擇透過膜電解與選擇透過膜電解。實際應用時要選擇不同性質(zhì)的隔膜來有效地隔離兩個電極室，使兩個電極的反應物不會互相混淆。利用陽極和陰極反應的特異性來保證一極的生成物不會在另一極上遭到破壞。也可利用膜對離子的選擇性透過，順利完成電極反應，回收各電極的產(chǎn)物。第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日6.隔膜電解法回收重金屬再生鍍鉻廢液陽極產(chǎn)生的酸用于溶解泥漿。第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日膜應用中的問題：膜污染membraneFoulingParticulate:Causedbydepositionofclays,silt,algae,bacteria,diatoms,etc.,onmembranesurface.Canbepartiallycontrolledthroughbackflushing,pulsing,increaseincrossflowvelocity,secondaryflows,loweringfluxand/orrecovery,additionofcoagulants.Physicalandchemicalcleaners.Inorganic:Causedbyprecipitationofinorganicsalts,e.g.,CaCO3.Usuallyafactorinhighpressureprocesses(RO/NF)withsignificantconcentrationpolarization.TypicallycontrolledorlimitedthroughadjustmentoffeedpH,and/oradditionofchelatingandsequesteringagents,decreasingrecovery.Cleaningwithacids,basesandchelating/sequesteringagents.第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日MembraneFouling(continued)Biofouling:Causedbygrowthofbacteriaonmembranesurface.Chlorination,‘organicconditioningfilms’,membranematerialimportant.Difficulttocontrolsincebiofilmscanrecoverquicklyafter‘cleaning’steps.Organic(NOM):Relatedtoadsorptionofnaturalorganicmaterial