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膜分离技术在造纸废水回用中的应用
来源:本站原创 发布日期:2015/9/11 18:05:15
膜分离技术就是在一定压力作用下,使混合溶液中不同组分有选择地通过多孔的高分子膜的技术方法。其分离过程为:通过施加一定压力,混合液中分子质量不同的组份在流过膜表面时,水和低分子质量的溶质将透过膜,而高分子溶质则不能通过膜而被截留,从而实现不同组份的分离和浓缩。膜分离技术是一种新兴的、发展较快的废水处理技术,其特点有:分离效率高,能够分离有用物质,可以实现废物的回收利用;膜分离过程是物理过程,处理物质不发生相变,;膜分离过程在常温下进行,不发生相变,对待分离的物质不产生破坏,适合分离、浓缩热敏性物质;装置简单,占地面积少,操作容易,设计和控制自动化等,已发展成为重要的工业单元操作技术。


    根据膜微孔直径的大小可以将膜分为:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透膜(RO)。根据膜材料可以将膜分为有机膜和无机膜,有机膜价格相对较低,但是容易污染和劣化,使用寿命短;无机膜主要是陶瓷膜,价格较高,耐高温、强度好、耐酸碱。

各种膜的性能及其应用如下:

微滤:一般作为其他膜的预处理单元,微滤膜的孔径在毫米级,在作为预处理单元时,容易被废水中细小纤维和胶体物质堵塞膜孔,处理造纸废水时一般在几分钟内就会发生堵塞,需要频繁反冲洗。但是,如果废水已经过预处理(如砂滤),就不会很快发生堵塞。

超滤。适合于去除胶体物质、混凝物和大分子物质,还可以分离所有的细菌,可以直接用于纸机白水的处理,超滤膜的平均孔径为005gm

纳滤:适合于分离去除分子量大的阳离子(如钙、镁)和相对分子量大于300gmol(纳米级)的分子,可以用于水的软化。

反渗透:能够分离单价离子,可以用于生产纯净水和脱盐工艺。在造纸废水回用中,用于全封闭循环的末端,可以降低回用水的电导率。



    膜分离技术应用到工业领域是从20世纪50年代开始的,目前在海水淡化、化工、食品、医药、电子等工业废水处理中应用较多。国外在20世纪60年代开始研究将膜分离技术应用到制浆造纸工业水处理中卜,近年来,随着膜制造技术的发展,特别是耐高温耐碱膜的出现,使膜分离技术在制浆造纸工业水处理中的应用得到了快速发展。

    膜分离技术是一种新兴的高效分离技术,利用膜分离技术处理造纸白水,可以很好地去除造纸白水中的溶解性无机盐物质和金属离子,有效减少阴离子垃圾物质,能够实现造纸白水零排放的目标。刘广立等用无机微滤膜分离草浆黑液中木素时发现,当黑液sS较低时,随着Ss浓度的增加各个微滤膜的通量急剧下降,当ss较高时,微滤膜的通量和Ss浓度成线性关系。无机微滤膜处理草浆造纸废水,02gm的无机微滤膜对COD的截留率是494%,木素的截留率达到80%,对SiO2也有很好的截留效果。膜出水回用于洗涤、筛选工艺。

    膜分离技术能够适应各种有机物浓度和理化特性的废水处理回用,都有较好的效果,但膜污染和劣化问题仍是膜技术在工业中应用的制约因素口。在膜分离操作中,当水透过膜时造成膜表面附近的溶液浓度升高,在膜的高压一侧溶液中,产生了从膜表面到主体溶液之间的浓度梯度,引起溶质从高浓度的部分向低浓度的部分扩散,这就是浓差极化现象,从而使膜的透过率降低。对比了超滤膜和反渗透膜的浓差极化现象,结果表明浓差极化现象在超滤和反渗透过程中都存在,但对超滤影响更大。在膜过虑过程中,悬浮物也易于在膜表面沉积、结垢,造成膜的劣化。

    为了防止膜结垢堵塞,在反渗透进水前设置预处理是非常必要的。预处理单元一般包括以下功能:去除水中悬浮物,减少悬浮物在膜表明的积累,因为在反渗透装置中水流通道极其微小,悬浮物易于沉积,因此必须尽量去除进水中的悬浮物;去除水中微生物等,防止微生物在膜上繁殖生长,减少反渗透膜的生物污染;去除废水中的糖类、树脂、木质素类等物质;调节pH值,控制钙、镁、铁等碳酸盐、硫酸盐和氢氧化物等沉积物在膜表明的形成。

膜污染是膜使用过程中不可避免的,但可以通过选择合适的膜类型及采取适宜的操作方法减少其影响。膜的劣化是膜使用中必须避免的,因此对于膜分离技术的研究,是要设计有效的预处理单元,尽可能满足膜系统对进水水质的要求。


作者:大河人家
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