劉曉 王新想
摘 要:納濾膜是20世紀(jì)80年代研發(fā)一種新型分離膜,以壓力驅(qū)動(dòng)的荷電納濾膜對(duì)水中二價(jià)離子和多價(jià)離子具有很好的分離效果。文中概括總結(jié)了納濾方法在水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。研究得出:納濾膜可在外加壓力下脫出溶液中的無(wú)機(jī)鹽和大分子物質(zhì),此外,納濾膜還可以較好的截留總?cè)芙夤腆w、有機(jī)物、色度等多項(xiàng)指標(biāo),使處理后的水質(zhì)滿(mǎn)足排放要求甚至達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞:納濾;水處理;回用
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.007
當(dāng)今社會(huì),隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展,工業(yè)化也有了很大的突破,隨之產(chǎn)生的就是含大量重金屬污染物的工業(yè)廢水,加重了環(huán)境問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題,工業(yè)界一直在尋找簡(jiǎn)單、高效的技術(shù)對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理,與此同時(shí),在一些資源短缺的國(guó)家或者地區(qū),金屬和水的回收再利用問(wèn)題也是至關(guān)重要的,從我國(guó)來(lái)說(shuō),我國(guó)淡水短缺,而且有百分之六十的污水含有重金屬,所以,為了保護(hù)人類(lèi)的生存家園,需要研究出更加經(jīng)濟(jì)高效的重金屬工業(yè)廢水處理技術(shù)。
1 膜分離技術(shù)處理重金屬?gòu)U水
1.1 微濾和超濾膜技術(shù)
當(dāng)處于帶有壓力差的環(huán)境中,微濾和超濾技術(shù)可以根據(jù)孔徑的大小進(jìn)行篩分,也就是說(shuō),不同大小的分子混合進(jìn)入微濾和超濾膜的過(guò)程中,以現(xiàn)有孔徑值為標(biāo)準(zhǔn)參照點(diǎn),超過(guò)孔徑的物質(zhì)就會(huì)滯留在原來(lái)的位置,小于孔徑的物質(zhì)就會(huì)流出,經(jīng)過(guò)這一過(guò)程的操作,就實(shí)現(xiàn)了廢水中混合物的有效分離。除此之外,還有一種方法,需要經(jīng)過(guò)精確計(jì)算,如果把超濾膜的孔徑控制在在3μm左右的時(shí)候,就能夠做到有效攔截較大的顆粒物,達(dá)到凈化廢水的目的。當(dāng)超濾膜孔徑控制在0.2μm以下時(shí),就可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中的小顆粒分子的攔截,此時(shí)的運(yùn)行壓力是1~10bar。需要我們注意的是,由于重金屬離子相比于其他物質(zhì)的離子來(lái)說(shuō)要小許多,通常微濾和超濾膜技術(shù)不能夠完成去除雜質(zhì)的工作,此時(shí),就應(yīng)該考慮和其他先進(jìn)工藝進(jìn)行有效融合。
1.2 反滲透膜技術(shù)
反滲透膜技術(shù)是通過(guò)利用一種半透膜經(jīng)純化液體透過(guò),進(jìn)而對(duì)污染物進(jìn)行截留的技術(shù)。近年來(lái),反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理中開(kāi)始受到廣泛關(guān)注,尤其是在化工及環(huán)境工程領(lǐng)域(但是目前對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用并不樂(lè)觀),因?yàn)樵摷夹g(shù)不僅能夠處理不同種類(lèi)的污水,而且能夠?qū)挿秶倪M(jìn)行處理。相關(guān)技術(shù)人員對(duì)反滲透技術(shù)的研究表明,該技術(shù)能夠成功提取出Cu2+和Ni2+離子的重金屬?gòu)U水,而且去除率極高,能夠達(dá)到99.5%,專(zhuān)家對(duì)此進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明將反滲透技術(shù)和膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)相組合,處理重金屬?gòu)U水的效率非常高,但是,現(xiàn)在該項(xiàng)技術(shù)還存在著成本高、耗能高的弊端,所以也就阻礙了該技術(shù)在工業(yè)化上的進(jìn)一步應(yīng)用。
1.3 納濾膜技術(shù)
“納率”是一種特殊的,并且十分有前途的膜分離技術(shù),操作區(qū)間在超濾和反滲透之間,納率區(qū)間可以截留大小約為1納米的物質(zhì),而且,納率還具有多方面優(yōu)勢(shì),比如穩(wěn)定可靠、便于操作、能耗低、去除污染物強(qiáng)等等,這使納率膜技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理的有關(guān)行業(yè)受到廣泛關(guān)注。有關(guān)專(zhuān)家經(jīng)過(guò)對(duì)NF90和N30F這兩種納濾膜對(duì)含砷重金屬?gòu)U水進(jìn)行研究,結(jié)果表明納率膜的去除力率會(huì)隨著操作溫度、廢水濃度和PH值的增加而增加,研究發(fā)現(xiàn)在納率膜對(duì)含鎳重金屬的廢水的處理中,初始濃度為5mg/L的鎳重金屬?gòu)U水凈化能力高達(dá)98%;初始濃度為250mg/L的重金屬?gòu)U水去除率也能達(dá)到92%。使用商業(yè)納濾膜對(duì)含有鎳離子和鎘離子的重金屬?gòu)U水進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果顯示當(dāng)廢水的初始濃度為5mg/L時(shí),對(duì)含有這兩種重金屬的廢水的去除率分別高達(dá)98.94%和82.69%,總而言之,納濾膜分離技術(shù)有多方面優(yōu)點(diǎn)(操作壓力低、水通量大等),具備廣闊的發(fā)展前景,但是,我國(guó)目前還無(wú)法自行掌握納濾膜的制作技術(shù),科技水平有待提高。
2 工業(yè)廢水中重金屬的處理方法
2.1 零排放的處理方法
零廢水排放也稱(chēng)“零排放”,顧名思義,也就是一種接近零的排放標(biāo)準(zhǔn),將能源排放至零的活動(dòng)就稱(chēng)為“零排放”,合理利用資源,進(jìn)而減少?gòu)U水的排放量,這樣有助于實(shí)現(xiàn)零排放,但是想要完全實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),需要做好以下方面的工作:(1)對(duì)廢棄物進(jìn)行回收再利用,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,廢物轉(zhuǎn)化原材料,一次或多次利用;(2)在生產(chǎn)過(guò)程中要加大對(duì)廢棄物排放的控制力度,減少排放量。經(jīng)科學(xué)研究,在能量守恒定律中,廢棄物很難做到全部轉(zhuǎn)化,廢棄物中一定部分的物質(zhì)會(huì)以其它形式排放到環(huán)境中,因此,想要實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo),必須要引進(jìn)相關(guān)新型技術(shù),從而回收廢棄物,但是存在難度大、成本高的弊端。
2.2 重金屬離子回收利用
去除金屬離子可以達(dá)到重金屬的零排放,而膜處理技術(shù)能夠高效率的去除金屬離子,所以該技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理中被廣泛應(yīng)用,而且膜處理技術(shù)是重金屬?gòu)U水進(jìn)行零排放的核心,治理電鍍廢水時(shí),可使用超濾反滲透膜集成技術(shù)進(jìn)行萃取,至于電鍍廢水零排放方案是自主研發(fā)的,該方案由三部分組成,分別是重金屬析出劑、微孔膜過(guò)濾預(yù)處理和反滲透凈化分離,重金屬析出劑所產(chǎn)生的離子能夠與固液分離并且迅速發(fā)生反應(yīng),這樣可以使重金屬高效析出,得以重新利用,滿(mǎn)足重金屬?gòu)U水零排放要求。
除此之外,在各行各業(yè)中多或多或少的應(yīng)用到了納慮技術(shù),其中應(yīng)用最多的要數(shù)石化領(lǐng)域和醫(yī)院產(chǎn)生的廢水中。在廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上,我們也應(yīng)該清晰地看到,在膜分離的過(guò)程中,產(chǎn)生的膜污染、成本問(wèn)題都十分嚴(yán)峻,因此膜技術(shù)的使用被限制,尤其在對(duì)高含鹽污水處理時(shí),對(duì)于納濾膜的選用更需謹(jǐn)慎,需要選擇合適的運(yùn)行周期,防止出現(xiàn)堵塞。還有,想要有效的減少膜污染,要對(duì)膜污染原因進(jìn)行分析,而后采取合適的清理周期及方式,當(dāng)然,做好預(yù)處理工作也是預(yù)防膜污染的有效策略。
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