高含鹽模擬廢水的膜分離試驗研究

高含鹽模擬廢水的膜分離試驗研究

高鹽廢水是指總含鹽量超過1%的廢水。主要來源于造紙、印花、化工和石油天然氣的生產(chǎn)過程。這種方法是廣泛的，水量逐年增加。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1nf膜和ro膜元件的表征分離膜采用杭州海納環(huán)保技術(shù)有限公司生產(chǎn)的聚酰胺復(fù)合NF膜元件(NF50)和RO膜元件(50-ULP)。其平均脫鹽率(公稱值)分別為50%和91%，有效過濾面積分別為0.37m1.1.2預(yù)處理前后水質(zhì)指標(biāo)測定本試驗是在校區(qū)人工湖湖水的基礎(chǔ)上，添加葡萄糖、磷酸二氫鈉和乙酸銨配制成一定濃度的人工廢水。然后，經(jīng)0.01μm超濾膜預(yù)過濾后，將其作為試驗原水，各項水質(zhì)指標(biāo)的實測值如表1所示。無機(jī)鹽使用氯化鈉和氯化鈣進(jìn)行調(diào)節(jié)。1.2分離試驗及運行結(jié)果膜分離試驗使用自制的小試裝置，如圖1所示。該裝置由原水箱、增壓泵、膜組件、閥門及壓力計等構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)濃水閥開度，可實現(xiàn)死端操作和橫流過濾兩種運行方式。在室溫條件下，本研究采用橫流過濾方式分別進(jìn)行膜分離試驗。另外，膜分離試驗前后均用蒸餾水對膜進(jìn)行循環(huán)清洗，并確認(rèn)其純水通量，純水通量恢復(fù)至初始值的90%以上，則視為清洗干凈。取5L模擬人工廢水置于原水箱作為試驗原水。分離試驗開始前，先運行試驗裝置約10min，將膜元件出水側(cè)的清洗水排出。之后，調(diào)節(jié)進(jìn)水壓力至0.38MPa，濃水循環(huán)至原水箱，10min后分別取原水和膜出水水樣，之后依次按設(shè)定時間取水樣待測，分別測定原水和膜出水中的電導(dǎo)率。為使原水濃度盡可能保持穩(wěn)定，本試驗將測定用水樣外的膜出水返回原水箱。本試驗的膜通量為：=式中：膜脫鹽率(=[1-(式中：2結(jié)果與討論2.1ph對膜脫鹽效果的影響在不同pH條件下，本研究選用兩種無機(jī)鹽(0.05mol/LNaCl和0.05mol/LCaCl由圖2可知，pH條件對NF膜及RO膜的脫鹽效果均有影響。在pH=3條件下，本試驗的NF膜及RO膜對NaCl和CaCl2.2鹽濃度對膜通量和脫鹽率的影響在pH=7條件下，分別調(diào)節(jié)水中NaCl濃度進(jìn)行膜分離試驗，探討其對NF膜和RO膜的分離性能影響。分離過程中的膜通量(由圖3可知，在本試驗設(shè)定的時間范圍內(nèi)，兩種膜的出水通量都比較穩(wěn)定，隨著進(jìn)水中鹽濃度的上升，膜通量呈下降趨勢。在相同鹽濃度條件下，NF膜的出水通量均高于RO膜。另外，RO膜的出水通量對鹽濃度變化更為敏感，進(jìn)水鹽濃度0.05mol/L的平均膜通量與0.001mol/L相比下降了71.2%，而相同條件下的NF膜的平均出水通量僅下降24.0%。結(jié)合兩種膜的脫鹽率變化(見圖4)來看，RO膜的脫鹽率均大于NF膜，因此RO膜的兩側(cè)鹽濃度差也大于NF膜。由于滲透壓是水中所含電解質(zhì)或非電解質(zhì)溶質(zhì)濃度的函數(shù)由圖4可知，在本試驗設(shè)定的時間范圍內(nèi)，兩種膜的脫鹽率都比較穩(wěn)定，隨著進(jìn)水鹽濃度的上升，膜脫鹽率有所下降。在相同鹽濃度條件下，RO膜的脫鹽率均高于NF膜。另外，NF膜脫鹽率對鹽濃度變化更為敏感，進(jìn)水鹽濃度0.05mol/L的平均膜脫鹽率與0.001mol/L相比下降了63.5%，而相同條件下的RO膜平均脫鹽率僅下降5.0%。雖然隨著進(jìn)水含鹽量的增加，膜透鹽量也會增加，膜通量逐漸下降(見圖3)時的膜脫鹽率也有所下降，但是，從兩種膜的脫鹽率對鹽濃度變化的敏感度來看，為保證膜出水水質(zhì)的穩(wěn)定，選擇合適的膜品種尤為重要。本試驗的3種鹽濃度與膜平均通量及平均脫鹽率之間的關(guān)系如圖5所示。從該圖可知，因進(jìn)水含鹽量增加和出水膜通量下降，兩種膜的平均脫鹽率均有所下降，但NF膜的脫鹽率下降幅度大于RO膜。另外，因滲透壓的上升使膜分離的純驅(qū)動力下降，膜平均通量均有所下降，但脫鹽性能高的RO膜的膜通量下降幅度大于NF膜。3膜的脫鹽率和膜通量在pH≥5的條件下，本試驗采用的RO膜對單價鹽和二價鹽的脫鹽率均可超過85%，NF膜對二價鹽的脫鹽率可超過70%，但單價鹽的脫鹽率呈低值。在pH=3的條件下，兩種膜的脫鹽率均有所下降。在膜分離過程中，兩種膜的膜通量隨進(jìn)