【化工廢水處理】納濾膜處理含鉬酸性廢水
本文主要采用納濾膜分離技術(shù)對(duì)鉬酸銨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉬酸性廢水進(jìn)行金屬鉬回收和廢水的回收利用。
1 試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)原液
試驗(yàn)所用酸性廢水為鉬酸銨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸性廢水，其pH在2.0～2.5之間，所含金屬離子指標(biāo)選取2組見表1。
表1 原液金屬離子質(zhì)量濃度
1.2 試驗(yàn)裝置
納濾膜系統(tǒng)裝置采用上海某家企業(yè)提供的小型中試設(shè)備，設(shè)備最高操作壓力可達(dá)2.5MPa。膜對(duì)液體的pH值要求范圍為2～10。膜為管徑30cm的管式復(fù)合納濾膜。
1.3 試驗(yàn)過程
首先進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、試壓以及水通量測(cè)試。將原液經(jīng)過過濾器后加入到納濾膜廢水處理系統(tǒng)，試驗(yàn)一次采用的原液為200L左右，分次加入。系統(tǒng)排空氣后進(jìn)行全循環(huán)，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至少5～10min。循環(huán)過程中維持溫度穩(wěn)定。每隔數(shù)分鐘測(cè)水通量的變化，當(dāng)濃縮到一定倍數(shù)后，進(jìn)行加水透析，控制加水透析量，直至達(dá)到脫鹽的指標(biāo)，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，進(jìn)行設(shè)備清洗。其試驗(yàn)操作參數(shù)設(shè)定見表2。
1.4 納濾膜的分離原理
納濾過程之所以具有離子選擇性，是由于在膜上或者膜中有負(fù)的帶電基團(tuán)，它們通過靜電互相作用，阻礙多價(jià)離子的滲透。根據(jù)文獻(xiàn)[5]說明，可能的荷電密度為0.5～2.0meq/g。為此，可用道南效應(yīng)加以解釋:
ηj=μj+zj.F.
式中 ηj——電化學(xué)勢(shì)；μj——化學(xué)勢(shì)；zj——被考查組分的電荷數(shù)；F——每摩爾簡單荷電組分的電荷量(稱為法拉第常數(shù))；<——相的內(nèi)電位，并且具有電壓的量綱。式中的電化學(xué)勢(shì)不同于熟知的化學(xué)勢(shì)，是由于附加了zjF<項(xiàng)，該項(xiàng)包括了電場(chǎng)對(duì)滲透離子的影響。利用此式，可以推導(dǎo)出體系中的離子分布，以計(jì)算出納濾膜的分離性能。
2 結(jié)果與討論
2.1 濃縮液和透過液的分析
2組試驗(yàn)原液經(jīng)過納濾系統(tǒng)處理后的濃縮液和透過液的指標(biāo)見表3、表4。
通過表3、表4可以看出，該系統(tǒng)對(duì)原液的濃縮倍數(shù)可達(dá)6～8倍，對(duì)二價(jià)及更高價(jià)態(tài)的金屬離子有很好的截留率。對(duì)鉬的截留率高達(dá)98%以上，對(duì)Cu、Fe、Ca、Mg的截留率都在80%～95%之間。對(duì)一價(jià)金屬離子有較高的透過率，K、Na的透過率達(dá)60%以上。通過納濾系統(tǒng)濃縮后的原液鉬含量大為提高，對(duì)后續(xù)處理濃縮液提取鉬極為方便。透過液各種金屬離子指標(biāo)較低，可以返回鉬酸銨生產(chǎn)過程回用，達(dá)到環(huán)保效果。
2.2 過程中水通量的變化
在試驗(yàn)過程中，隨著濃縮倍數(shù)的增加，造成膜中液體濃度極差，會(huì)使膜通量逐漸變小，圖1為一次試驗(yàn)過程中膜通量隨時(shí)間的變化曲線。
從圖1可以看出，隨著時(shí)間增加及濃縮倍數(shù)的提高，膜通量會(huì)逐漸減小。當(dāng)通量減小到一定值時(shí)，可作為濃縮的界限值。
2.3 加水透析
試驗(yàn)中隨著濃縮倍數(shù)的提高，膜中液體的濃度極差增大，膜通量值有所減小，對(duì)膜也有很大影響，甚至堵塞膜，所以為了增加濃縮倍數(shù)，可在濃縮階段后期加入適量水透析，提高濃縮的倍數(shù)。圖2為試驗(yàn)進(jìn)行到后期時(shí)加入適量水對(duì)膜通量的影響變化曲線。
由圖2可以看出，在11∶20時(shí)加入一定量的純水，膜通量值會(huì)有明顯增加，這樣可以增加濃縮倍數(shù)。
3 結(jié) 論
在本試驗(yàn)中，采用納濾膜系統(tǒng)處理酸性廢水，試驗(yàn)結(jié)果較為理想。表現(xiàn)在:
(1)試驗(yàn)所需操作壓力不大，在1～1.5MPa之間。且設(shè)備占地小，能耗較小，處理時(shí)間短。
(2)濃縮倍數(shù)較高，可濃縮至少6倍以上。對(duì)鉬和其他高價(jià)金屬有較高的截留率。方便了后續(xù)對(duì)鉬和其他重金屬離子的回收。
(3)通過膜處理后的透過液可以返回生產(chǎn)系統(tǒng)回用，減少廢水排放，達(dá)到環(huán)保要求。但試驗(yàn)局限于小型中試，試驗(yàn)過程對(duì)膜的壽命，膜的保養(yǎng)，膜的清洗等一些主要環(huán)節(jié)還未系統(tǒng)研究，所以還有很多工作要做。
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