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保技術有限公司生產的聚酰胺復合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預處理前后水質指標測定本試驗是在校區人工湖湖水的基礎上，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0.01μm超濾膜預過濾后，將其作為試驗原水，各項水質指標的實測值如表1所示。無機鹽使用氯化鈉和氯化鈣進行調節。1.2分離試驗及運行結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、閥門及壓力計等構成。通過調節濃水閥開度，可實現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行膜分離試驗。另外，膜分離試驗前后均用蒸餾水對膜進行循環清洗，并確認其純水通量，純水通量恢復至初始值的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，將膜元件出水側的清洗水排出。之后，調節進水壓力至0.38MPa，濃水循環至原水箱，10min后分別取原水和膜出水水樣，之后依次按設定時間取水樣待測，分別測定原水和膜出水中的電導率。為使原水濃度盡可能保持穩定，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，分別調節水中NaCl濃度進行膜分離試驗，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，在本試驗設定的時間范圍內，兩種膜的出水通量都比較穩定，隨著進水中鹽濃度的上升，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膜的兩側鹽濃度差也大于NF膜。由于滲透壓是水中所含電解質或非電解質溶質濃度的函數由圖4可知，在本試驗設定的時間范圍內，兩種膜的脫鹽率都比較穩定，隨著進水鹽濃度的上升，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，為保證膜出水水質的穩定，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系如圖5所示。從該圖可知，因進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