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制备超纯水的膜分离工艺技术研究

发布日期:2018-08-17   作者:环保水处理设备   分享:

液体膜分离技术包括纳滤、超滤、反渗透、微滤等,其分离性能通常表示为透过通量和截留率,操作模式则分为渗滤和浓缩两种。膜分离技术具有分离、浓缩、纯化和精制的功能。本文就针对制备超纯水的膜分离工艺技术进行分析和研究。

(一)、反渗透技术在饮用水处理中的应用     

反渗透技术的应用对污水中无机盐的溶解有很好的效果,且渗透膜对很多溶质的脱除率都很高。目前这种技术主要应用于海水的淡化及苦咸水的分离,将无法处理的混合物加以分离。反渗透技术可以应用与各个领域,除用于淡化海水制备纯净水外,还可用于城市污水的处理、造纸业废水处理、冶金废水处理、化工废水处理以及医药食品等行业的废水处理,很多钢铁行业也使用这种技术来完成预脱盐工作。我国的反渗透技术已经达到十分先进的水平,且复合膜技术已经完成中式。在当前市场上,中空纤维型的膜技术一般以国产膜组件为主体,减少了进口数量。在工业中,通过引进部分关键部件,设计完成的反渗透装置得到了很好的应用,在一定程度上取代了整机进口的模式,实现经济和技术的进步。     

(二)、超滤、微滤技术在饮用水处理中的应用     

超滤对于固体微粒处理有很好的效果,其分离组直径一般为0.005至10mm,在处理病毒等大分子物质上也有很好的作用,可以用于医药、食品以及制备超纯水等行业。目前超滤技术在污水的处理中应用很广,其中电泳涂料污水处理在工业污水处理中应用最多。这种技术的应用能够制备高纯度的净水,也可以处理重金属废水、含油废水及重金属废水等工业废水,还可以在处理羊毛的废水中提取羊毛脂。研究表明,超滤技术应用于炼油废水处理时,能够去除其中的悬浮物,从而降低废水的污浊度,以满足反渗透进水的要求,实现水资源的循环利用。虽然目前我国的膜组件品种还比较单一,但共混超滤膜的研究为超滤技术的发展提供了保障,使超滤技术具备了很大的优势。     
这种方式一般应用于污水的精密过滤,能够将污水中的细菌等微小物质分离出去,其分离组的直径可达0.03至15mm,能够充分发挥去污特性,在超纯水的终端处理中得到十分广泛的应用。在处理工业废水时,微滤可以应用于涂料行业及含油废水的处理,也可用于处理重金属废水,并在实际应用中逐渐得到完善。在研究中发现,使用无机微粒膜与氢氧化镁结合将印刷废水处理,可使脱色率达到 98%甚至更高,在对膜污染的研究中也取得了很好的成果。当前我国的微粒膜研究已经基本达到世界水平,但在仪器的组建上还存在着落后现象,这也影响了对水质的深度处理。采用超滤技术可减少消毒剂的用量,故可显著减少水中消毒副产物的生成量,从而提高了水的化学安全性。超滤可截留相对分子质量范围为 500~
106的物质,而天然水中有机物的分子量大部分也在这个范围,因此超滤可以较有效地去除原水中的有机物。由于超滤膜具有独特的技术亮点,李圭白院士等提出了以超滤为核心技术的绿色净化工艺。全世界超滤给水厂的总产能从1997 年的 20 万 t/d 发展到 2006 年的 800 万 t/d。 
就应用而言,超滤技术对一些常规的水质指标,如浊度,细菌和病毒,SS等有良好的去除效果。超滤膜对浊度的去除率可达到95 %以上,采用微絮凝-直接超滤工艺的苏州市渡村水厂和采用混合-絮凝-超滤工艺的天津市杨柳青水厂的出水浊度都保持在0.1 NTU 以下;超滤对色度的去除率超过90 %;超滤可有效地去除微生物、藻类和隐孢子虫、贾第虫等,对藻类的去除率可达100 %;超滤膜还可以去除原水中的铁、锰、铅、氟和氨态氮、亚硝氮、硝态氮等。

(三)、纳滤技术在饮用水处理中的应用     

纳滤膜孔径在1 nm左右,介于超滤和反渗透之间,它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子,又能透析被反渗透所截留的无机盐。
纳滤膜在截留性能方面具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团,这些基团通过静电作用可产生 Donnan 效应,从而实现不同价态离子的分离,故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。纳滤能有效的截留二价离子,较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等,十分适用于饮用水的深度处理。 
王磊等通过臭氧-生物活性碳-纳滤深度处理饮用水试验研究表明:纳滤膜能大大降低水中的TOC,去除率达86 %;在经过臭氧-生物活性碳处理 CODMn已经达到很低的情况下,纳滤膜对CODMn能够进一步表现出优良的处理效果,平均总去除率可达84 %;预处理及纳滤膜使得原水硬度由 150 mg/L 下降到 35 mg/L,去除率可达75 %以上。纳滤膜对细菌也有很好的去除效果,作为物理消毒以取代常规化学消毒是可行的。     

(四)、电渗析技术     

我国的电渗析技术已经达到很高的水准,在技术上也领先于很多其他国家。这种技术主要应用在海水的谈化中,也可用于工业纯水的制备和引用水的处理,在放射新工业以及重金属工业中也得到很好的发展,并成为工业中处理污水的重要手段。针对其只能除去盐分而无法去除有机物的问题,各科研机构也正在采取广泛的研究,使其能够具备更好的污水处理能力。     
膜分离技术在工艺上可分为超滤、微滤、纳滤、反渗透以及电渗析等方法,这些方法的应用能够针对各种水质发挥不同的作用,使膜分离技术在各行各业中都能得到应用。目前,新型的膜分离技术也在如火如荼的进行,为膜分离技术的进一步发展提供了保障。

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  1、智能型自洁过滤机 2、全程综合水处理器 3、全自动反冲洗过滤器 4、高频电子水处理仪 5、全自动软水器 6、机械过滤器及精密过滤器 7、旋流除砂器 8、手摇刷式过滤器 9、旁流水处理器 10、分水器、集水器、定压罐等非标产品11、换热器及换热机组 12、二氧化氯发生器、紫外线消毒器 13、各种焊接及组合式水箱 14、变频调速恒压供水设备及深井变频调速设备 15、中水及污水处理设备等。

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