膜技术处理废水

2.生活污水处理
• 生活污水一般用生 物降解/化学氧化法结合 处理，但氧化剂浪费太 大，残留太多。因此可 在他们之间加一纳滤环 节，是能被微生物降解 掉的小分子（Mw<100 ）透过，而节流主不能 被降解的大分子，进入 化学氧化器后再去生物 降解，这样就可以充分 利用生物降解性，节约 氧化剂和和活性炭用量 ，降解最终残留物含量 ，其流程如图所示：
1.净化饮用水
• 随着水污染加剧,使人们对 饮用水水质越来越关心。试验 表明,NF膜可以去除消毒过程产 生的微毒副产物,痕量的除草剂, 杀虫剂,重金属,天然有机物及硬 度,硫酸盐及硝酸盐等。同时具 有处理水质好且稳定,化学药剂 用量少,占地少,节能,易于管理和 维护,基本上可以达到零排放等 优点。所以NF膜有可能成为21 世纪饮用水净化的首选技术。 其工艺流程和法国Mery SurQise水厂纳滤膜处理效果见 图。
一、开发新型膜材料。 二、专业膜反应器的开发。 三、共混超滤膜的开发。
结束语
• 膜分离技术。膜分离技术在未来是世界各 国研究的热点，作为一门新兴的分离技术 除了在水处理领域外，它将在各个领域发 挥更引人注目的作用。随着膜分离技术的 不断进步，其在今后生活、生产中的作用 将越来越大，前景十分广阔。
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液膜的种类和发展现状：
• 1）乳化膜 先将膜相与内相制作成油包水(W/O)的乳化液，再将 乳化液投入到外相中，形成W/O/W双乳化液。这样，中 间的有机相层就成为分隔两水相的液膜。 • 2）支撑膜 支撑架选择多微孔(微米级)亲油性材料，先配制好膜 相，将支撑架放入膜相中浸润，使各微孔中充满成膜液 而形成液膜。将浸润后的支撑架置于容器中，在两侧分 别加入浓相和稀相，就形成了支撑液膜萃取体系。 • 虽然液膜技术发展甚快，应用前景也十分乐观，但目 前大都处于实验室和中间试验阶段，其原因在于乳状液 的稳定性和破乳技术方面尚存在一些技术问题，需要进 行更为深入的研究。
渗透汽化分离
渗透汽化(Pervaporation简称 简称PV)是一种新型膜分离 渗透汽化 简称 是一种新型膜分离 技术。该技术用于液体混合物的分离。 技术。该技术用于液体混合物的分离。其突出的优点是能 够以低的能耗实现蒸馏、萃取、 够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成 的分离任务。 的分离任务。它特别适于蒸馏法较难分离或不能分离的近 沸点、恒沸点混合物及同分异构体的分离： 沸点、恒沸点混合物及同分异构体的分离：对有机溶剂和 混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离 具有明显的技术上和经济上的优势； 具有明显的技术上和经济上的优势；还可以同生物及化学 反应。将反应生成物不断脱除，提高反应转化率。 反应。将反应生成物不断脱除，提高反应转化率。 渗透气化是一个既有质量又有热量通过膜的传递过程， 渗透气化是一个既有质量又有热量通过膜的传递过程， 离开膜的物料温度和浓度都与愿加入液不同。 离开膜的物料温度和浓度都与愿加入液不同。渗透气化一 般用均质膜或复合膜， 般用均质膜或复合膜，起分离作用的活性层为表面极薄的 均质膜，起分离机制如图： 均质膜，起分离机制如图：
应用领域：
• 渗透汽化现在多用于有机废水的处理。而有机废水来 源很广．成分很复杂。其中挥发性有机物(VOCs)按结构 分：(1)直链烃和芳香烃(己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯) ；(2)卤族碳氢化合物(氯仿、二氯甲烷等)；(3)NNN类(甲 醇、丙酮、甲基乙基酮)；(4)醛、酸、酯、酚类等(乙醛、 乙酸、醋酸乙酯、苯酚等)。近几年来，在水中脱除少量 有机物方面取得了较大进展，特别在食品和饮料工业中回 收和浓缩芳香物质进行了大量研究，也为PV技术开辟了 新应用领域。
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膜分离技术的优势
• 1）膜分离是一种物理过滤过程，故不会产生副产物。 • 2）膜分离过程不发生相的变化，与其它方法相比能耗较 低，因此又称节能技术。 • 3）膜分离过程是在常温下进行的，因而特别适于对热敏 感的物质，而且用膜法处理饮用水，其出水水质只取决于 膜自身的性质，如膜孔径、膜的选择性等，与原水水质无 关。 • 4）膜处理法能获得高质量的饮用水。膜法不仅能够非常 好的去除水中的浊度、色度、硬度、COD、TOC、天然 有机物(NOM)等，还能除藻类、细菌、病原体孢子、病毒 以及杀虫剂等。
反渗透
• 实例一：炼钢废水处理 实例一：
近年来，我国钢铁工业迅速发 展，年产5亿吨钢，但在炼钢过程 中会排出大量的废水，这些废水如 不经过处理呢，不仅会造成大面积 的污染，更加剧烈了水资源紧张的 局面，因此净化炼钢废水，提高水 质循环在当前的环境下迫在眉睫。 我们来看一下唐山钢铁股份有限公 司利用反渗透技术处理炼钢废水的 流程，其中原水主要来自炼钢过程 的冷却水、清洗排放水、厂房地面 冲洗水等，原水水质如图：
膜分离技术处理水
矿物0701班 任盼：0301070129 卢琳：0301070118
主讲内容
膜技术简介
膜的发展史 膜技术的优势
膜技术处 理水
反渗透 纳滤 渗透气化 液膜分离
其它
膜技术的发 展展望
膜技术的发展史
• 1748年法国的Abble Nelkt 发现水能自发的扩散到装有酒精溶液的猪膀胱 内，首次揭示膜分离现象并创造了渗透Osmosis一词。 到了19世纪中叶人们才发现了透析现象(Dialysis) 1864年，M.Traube成功的研制成人类历史上第一张人造膜——亚铁氰化铜 膜，由此揭开了人工合成膜的序幕。 1950年W.Juda等研制成功第一张具有实用价值的离子交换膜，揭人工开合 成膜的序幕，从此扩散渗析和电渗析技术相继问世。 至今膜技术的分支有：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透 （RO）、渗析（D)、电渗析（ED）、渗透气化（PV）、液膜（LM）。 • •
• 实例二：紫金矿山含wenku.baidu.com金属废 实例二： 水处理
矿山含重金属离子废水是对环境 污染最严重和对人类危害最大的工 业废水之一，含有重金属离子的废 水、废渣、废气等排放于环境，通 过饮水和食物链的作用，对人类产 生更广泛和更严重的危害。看一下 紫金山矿用反渗透处理含Cu2+矿山 废水的实验流程： 注：原水中的Cu2+含量为 41.64mg／L，pH为3.8，二段反渗 透试验，一段净化水与废水流量比 为1：3 .6，二段净化水与废水比为 1.29：l。
纳滤
纳滤(Nanofihration，简称NF)的研究始于20世纪70年代末． 纳滤膜具有以下特点：纳滤膜的平均孔径在10~30Å 之间,它是介 于反渗透(1~10 Å)和超滤(>30Å )之间的一种压力驱动型膜分离技 术.纳滤膜的操作压差一般为0.5~2.0MPa,在达到同样的渗透通量 时,所必须施加的压差比用反渗透膜低0.5~3MPa,故NF膜过滤又被 称为“疏松型RO”或“低压RO”。 • 纳滤膜通常表面荷负电，对不同电荷和不同价数的离子又具 有相应不同的Donann电位，纳滤膜的孔径和表面特征决定了其独 特的性能；纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存。同时又具 有电荷排斥效应，可以有效地去除二价和多价离子和相对分子质 量大于200的各类物质。可部分去除单价离子和相对分子质量低 于200的物质：纳滤膜又有低操作压力、高通量和相对低的操作 与维修费用的优点，由于拥有这些优势条件．NF膜在世界范围内 的应用已经越来越多。纳滤技术已经在它的主要应用领域——水 处理领域， •
• 5)膜分离法分离装置简单，操作容易且以控制，具有 占地面积小，处理效率高等特点。 • 6)膜处理过程易于实现操作过程的自控和遥控，因其 运行是自动的，且运行参数难以受外界因素的影响， 故运行较稳定。 • 7)符合人们提出了5R理论即：Reduction（减排）、 Reuse（再利用）Recycling（回收）、Regeneration （再生）、Rejection（据用）。
膜技术应用前景展望
膜分离由于具有处理效率高、工艺流程短、易控制、 使用灵活、膜分离水厂占地面积少，生产可实行自动化 等特点，可以获得以往传统处理工艺从未达到的、稳定 可靠的洁净水质。因此，膜分离的研究和应用逐渐成为 给水领域的热点，被称誉为“21世纪的水处理技术”， 是替代传统工艺的最佳选择。 今后的发展方向主要有以下几个方向：
• 实例三：包钢尾矿废水处理 • 选矿厂在选矿过程中排放大量的尾矿废水至 尾矿坝，设于尾矿坝四周防渗沟所汇集的尾矿渗 漏水中含有的主要污染物因子远远超过排放标准 ，属于劣五类水．对此，包钢集团公司决定对尾 矿渗漏水进行深度处理，使处理后的水质达到包 钢工业净环水水质标准，从而回用于包钢的工业 生产，提高水的循环利用率，减少对周围环境的 污染，实现节水和改善环境的目的。包钢尾矿渗 漏水的水质如图所示：
3.工业废水处理
• 纳滤在食品加工、造纸、重金属、化工 废水处理得到较广泛的应用，比如：万金宝 等人根据纳滤膜对钢厂酸洗废水中硫酸和硫 酸亚铁节流率的不同，采用MPT—34纳滤膜 组件对其进行处理，处理过程中先将硫酸亚 铁截留在浓缩液中，然后将浓缩液送入冷却 晶体罐，冷却出绿矾；透过液再经能截留硫 酸的另一纳滤膜组件，节流后浓缩为20%的 硫酸，再生硫酸回收利用，透过液则排至废 酸水站，进一步处理，这一工艺实现了回收 硫酸和硫酸亚铁并使废酸水达标排放的目的 ，其流程如图：
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例如：在我国研究中，浙江大学建成了110m2 年产酒 精500吨的工业装置； • 清华大学也完成了苯脱水，C6溶剂油脱水的中试，并 在广州建成了处理量为2000t/年异丙醇脱水装置。
液膜分离技术
• 液膜分离技术是六十年代发展起来的，其特点是高效 、快速和节能。液膜分离技术和溶剂萃取过程十分相似， 也是由萃取和反萃取两步过程组成的，但在液膜分离过程 中，萃取和反萃取是在同一步骤中完成，这种促进传输作 用，使得过程中的传递速率大为提高，因而所需平衡级数 明显减少，大大节省萃取溶剂的消耗量。液膜分离技术按 其构型和操作方式的不同，液膜分离技术是膜分离技术的 重要分支．具有高选择高传质速率。 它通过两液相间形成的界面一液相膜，将两种组成不 同但又互相混溶的溶液隔开，经选择性渗透，使物质分离 提纯。液膜主要由膜溶剂(水或有机溶剂)、表面活性剂(乳 化剂)和添加剂组成，按其构型和操作方式不同，可分为 乳状液膜和支撑液膜，常用溶解一扩散机理来解释。膜表 面的载体提高了特定配体在膜表面的浓度，从而达到分离 目的。