膜分离技术在水处理中的应用研究

介绍了膜分离技术及其特点，对膜分离技术进行了分类，同时阐述了渗透、电渗析、反渗透、超滤、微滤和纳滤这些常规膜分离技术的研究和应用情况，在此基础上介绍了近年来发展起来的液膜、气态膜、双极膜、膜萃取和膜蒸馏这些新型膜分离技术。提出了膜分离技术存在的一些问题、研究方向、展示了膜分离技术的应用前景。     

高浓度废液纳滤膜分离工艺设计

当进行高浓度废液纳滤膜分离工艺设计时,必须首先进行纳滤膜分离工艺试验,通过工艺试验确定：纳滤膜型号,完成膜的筛选工作;确定纳滤膜分离规律、分离模型、膜污染规律。利用获得的数学关系式确定主要操作运行压力、浓缩液流量、膜面积、组件数目、膜组件排列方式、冷却循环系统设计、纳滤膜污染的预测与清洗系统设计。纳滤膜清洗系统与自控系统应该根据试验结果并考虑纳滤膜生产商提供的数据进行设计。     

Role of water chemistry on estrone removal by nanofiltration with the presence of hydrophobic acids

Hydrophobic acid organic matter (HpoA) extracted from treated effluent has been known to improve the rejection of steroid hormone estrone by reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes. In this study, the effects of solution chemistry (solution pH and ionic strength) on the estrone rejection by NF membrane with the presence of HpoA were systematically investigated. Crossflow nanofiltration experiments show that the presence of HpoA significantly improved estrone rejection at all pH and ionic strength levels investigated. It is consistently shown that the “enhancement effect” of HpoA on estrone rejection at neutral and alkaline pH is attributed to the binding of estrone by HpoA macromolecules via hydrogen bonding between phenolic functional groups in feed solutions, which leads to an increase in molecular weight and appearance of negative charge. The membrane exhibited the best performance in terms of estrone rejection at pH 10.4 (compared to pH 4 and pH 7) as a result of strengthening the electrostatic repulsion between estrone and membrane with the presence of HpoA. At neutral pH level, the ability of HpoA macromolecules to promote estrone rejection became stronger with increasing ionic strength due to their more extended conformation, which created more chances for the association between estrone and HpoA. The important conclusion of this study is that increasing solution pH and salinity can greatly intensify the “enhancement effect” of HpoA. These results can be important for NF application in direct/indirect potable water reuse.     

土壤-纳滤系统处理再生水补充地下水的研究

为充分保障再生水回灌地下时的水质安全、提供高质量地下水资源,在土壤处理系统中嵌入纳滤技术强化对再生水的处理效果,并初步探讨土壤系统作为前处理对纳滤膜污染的控制机理.结果表明,未采用臭氧氧化预处理前,土壤处理对再生水DOC和UV254的平均去除率分别为22%和20%.臭氧氧化对UV254的平均去除率为51%,并将土壤对D...     

Fenton法处理垃圾渗滤液MBR-NF浓缩液

采用Fenton法处理MBR-NF浓缩液,考察了FeSO4·7H2O投加量、n(H2O2)/n(Fe2+)投加比、初始pH对渗滤液MBR-NF浓缩液处理效果的影响,并在最佳实验条件下,探讨浓缩液富里酸(FA)、亲水性有机物(HyI)组分在Fenton氧化前后组成的变化。研究结果表明,在FeSO4·7H2O投加量为0.055 mol/L、n(H2O2)/n(Fe2+)投加比为4、初始pH为7.58时,对COD、腐植酸(UV254)、色度(CN)的去除率分别为79.6%、93.7%和97.8%。Fenton氧化后,浓缩液中有机物组分含量发生了较大变化,腐植酸含量下降,HyI成为渗滤液溶解性有机物主要成分。紫外-可见光谱表明,Fenton法对FA去除效果较好,而对HyI氧化效果较差;傅立叶红外光谱显示,经Fenton氧化后,FA的结构发生了明显变化,而HyI则变化不明显。     

纳滤膜去除卡马西平的影响因素研究

主要研究了纳滤膜去除饮用水中卡马西平(CBZ)的影响因素.首先比较了膜NF270和NF90去除CBZ的效果,发现孔径较小的NF90对CBZ的去除效果远优于孔径较大的NF270.其次考察了CBZ初始浓度、pH值、离子强度和水温对去除率的影响.结果表明,pH值的降低,钙离子浓度的提高以及水温的提高会导致CBZ去除率的降低....     

蒸发-固化法处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液的研究

采用蒸发-固化工艺处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液。蒸发工艺可将反渗透浓缩液减量化,固化工艺可将蒸发残留液中的污染物稳定化。研究表明,蒸发残留液宜采用水泥和石灰混合料进行固化,混合料最佳水泥与石灰质量比约为1︰2,每100 mL蒸发残留液(质量约为120 g)最佳投加量为50 g。固化体含水率低于40%,抗压强度高于1.0 MPa,适合填埋处置,其浸出液污染物含量较低。采用硅酸钠和硫酸钙作为添加剂可加快固化速度,提高固化体的抗压强度。利用蒸发-固化工艺处理反渗透浓缩液可取得良好的经济和社会效益。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件：PEI溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L-1,单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L-1 MgSO4溶液时的通量为18.6 L·(m2·h)-1,截留率达到99.07%。     

电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

实验利用电化学氧化法处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液,以提高废水的可生化性。研究考察了水力停留时间、进水流量、循环流量、电流强度和原水氯离子浓度对有机物去除的影响。研究结果表明,电化学氧化法的最佳运行条件如下:水力停留时间为 3 h,进水流量为1 m3/h,循环流量为15 m3/h,电流强度为420 A。在上述条件下,原水COD浓度从3 100 mg/L降到1 311.3 mg/L,去除率达到57.7%,BOD/COD值由0.03提升至0.31。氯离子对电解有促进作用,但原水氯离子浓度超过5 000 mg/L,不需要外加工业盐。     

纳滤工艺去除水中微量内分泌干扰物

主要研究了DL1210型纳滤膜去除水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、乐果和莠去津的影响因素,考察了温度、pH值、初始浓度、跨膜压力(TMP)和运行时间对膜通量和截留率的影响。结果表明,纳滤工艺是去除水中微量DBP、DEHP、乐果和莠去津的有效方法,初始pH值和温度的升高会导致纳滤膜对DBP、DEHP、乐果和莠去津的截留率的降低,膜对DBP和DEHP的截留率随初始浓度的升高而降低,TMP和运行时间不会对膜通量和目标污染物的截留率造成显著影响。当初始pH为5、初始浓度为5μg/L、温度为5℃、TMP为0.4 MPa时,纳滤工艺对DBP、DEHP、乐果和莠去津的截留率达到最佳,分别为91.8%、89.8%、98.02%和77.6%,出水中DBP、DEHP、乐果和莠去津浓度分别为0.41、0.49、0.099和1.12μg/L。