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膜蒸馏技术处理RO浓水的研究现状与进展

北极星环保网来源:《广东化工》作者:程方琳2017/8/17 10:54:29我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:膜蒸馏技术 海水淡化 污水处理

与冷冻法、正渗透等浓盐水处理工艺相比,MD具有可利用低品质热源,膜通量大,占地面积小,操作方便,对环境污染低等优点,故其应用前景广阔[23]。膜蒸馏过程与传统的分离过程相比,具有如下优点[24]:

(1)理论上100%分离各种离子、大分子、胶体、细胞及其他不挥发性物质;

(2)操作温度比传统蒸馏过程低;

(3)操作压力比其他压力驱动的脱盐膜分离过程(NF、RO)低;

(4)与传统蒸馏过程相比,操作所需的空间小。

综上,MD是一种值得推广应用于解决浓盐水问题的水处理技术,目前主要的限制因素是其投资成本及运行成本较高。

1.4膜蒸馏处理浓盐水研究现状

膜蒸馏可以处理浓度极高的水溶液,且当溶质较易结晶时,膜蒸馏技术可直接从溶液中分离出结晶产物,这是其它膜分离技术所难以做到的。膜蒸馏可对海水进行深度浓缩,王奔等[25]通过采用离子交换法选择性除钙后的海水,由多效膜蒸馏过程进行深度浓缩,可将海水含盐量从34g/L浓缩至250g/L以上,并且在该过程中最大膜通量和造水比分别能达到6.07L/m2h和13.2,高浓缩倍数时馏出液产品的电导率比一般自来水的电导率要小,离子交换法与多效膜蒸馏过程相结合用于海水深度浓缩是可行的。

唐娜等[26]采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水进行了真空膜蒸馏过程研究。结果表明:温度对海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的膜通量影响较大。在真空侧压力为2kPa,浓盐水流量为24L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26kg/(m2˙h)。而在真空侧压力为2kPa,浓盐水流量为120L/h,进料侧浓盐水温度为340.15K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8kg/(m2˙h)。

工业产生的浓盐水现在已经成为制约各企业近“零排放”的主要因素。国际上处理工业浓盐水的技术工艺主要采用了热法蒸馏与膜法。经过许多专家学者的研究,凭借其高通量,低能耗的优势,膜蒸馏过程中的真空膜蒸馏技术有望成为低污染、低能耗的浓盐水水处理技术。

2结语与展望

随着国家零排放政策的实施,污水处理标准的提高,反渗透浓水亟需妥善利用与处理,膜蒸馏技术可以作为新兴的浓水处理工艺,具有以下优势:

(1)与传统的压力驱动膜分离过程相比,膜蒸馏的操作压力较低,且对膜与原料液之间的相互作用和机械性能要求不高。

(2)该过程可以处理极高浓度废水,如果溶质是容易结晶的物质,可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象,是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程。

(3)膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式,并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性。

(4)在该过程中无需把溶液加热到沸点,只要膜两侧维持适当的温差即可进行,如果能就地利用太阳能、地热、温泉、余热和温热的工业废水等廉价能源,则其运行成本大大降低。

膜蒸馏其应用的推广仍需要改进其不足:

(1)当前主要的膜材料为PTFE、PVDF、PP等,膜及其膜组件成本较高,因此选择合适的膜材料,研制出价格低廉、性能优良、且易于工业化生产及应用的优质膜产品,提升其竞争力。

(2)改进膜蒸馏组件装置的设计,开发热能回收装置,提高热能利用率,降低成本。

(3)从工程应用上来看,膜蒸馏工艺系统设计的改进,包括其配套的软硬件,同时提高其系统的运行稳定性,降低运营成本。

参考文献略

《广东化工》作者:程方琳,刘宇坚,胡永健,王众众,谷维梁,张松建

延伸阅读:

超滤应用于中水系统反渗透浓水回用的试验研究

反渗透浓水处理技术的试验研究

煤化工废水处理方法ED-RO耦合技术与煤化工废水零排放工程

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