强化膜过滤技术概述

作者:6up  来源:6up扑克  时间:2020-04-19 06:58  点击:

  强化膜过滤技术概述_建筑/土木_工程科技_专业资料。强化膜过滤技术概述 摘要:本文就膜滤技术目前发展的重大问题:膜污染和降低能耗问 题进行研究,概述了国内外学者研究膜污染和降低能耗的方法。 关键词:强化膜过滤 化学改性 膜污染 能耗 膜分离技术具有常温

  强化膜过滤技术概述 摘要:本文就膜滤技术目前发展的重大问题:膜污染和降低能耗问 题进行研究,概述了国内外学者研究膜污染和降低能耗的方法。 关键词:强化膜过滤 化学改性 膜污染 能耗 膜分离技术具有常温下操作 ,无相态变化 , 高效节能 , 在生产过程 不产生污染等特点,在饮用水净化、工业用水处理等方面得到应用,井 迅速推广到纺织、化工、食品、冶金、石油、机械、生物、制药等各 个领域。分离膜因其独特的结构,在环境工程,特别是水处理方面有着 广泛的应用前景。在中国,膜技术主要应用在水资源领域,在水处理中 的应用己经占其所有应用的 70%—80%。由于其突出的优点,膜技术 已经成为在水处理领域最先进、最有发展前途的技术之一。但是在实 际工艺应用中,膜分离技术由于浓差极化、膜污染和能耗较高等问题 严重阻碍了它的推广与应用,成为膜法普及应用的瓶颈。针对膜过滤 中存在的浓差极化和膜污染问题 ,一些学者为强化过滤提出了液体动 力学法、超声波振动、附加电场法等物理强化的方法措施。在工艺方 面推出与其他工艺相结合的方法。同时为了降低能耗 ,许多制造商开 始开发低能耗的膜过滤系统,如半死端过滤系统等。 1 物理强化法 1.1 附加场强化法 附加场的方法包括电场、超声场等,附加场作用下的横流过滤是 一个多效应的过程。在电场下的电泳迁移 ,又有溶剂在电场作用下产 生错流的剪切效应等,这些效应减少表面上的沉积和极化作用,从而大 大提高了过滤速度。 1.2 液体动力学法 液体动力学法的原理是利用流体力学作用产生不稳定流体流动。 在横流膜滤的基础上采用不稳定流动方式 ,特别是由粗糙表面形成的 不稳定二次流、脉动流以及离心失稳等,都可以强化传质过程,对膜和 溶液界面的浓差极化有很好的控制作用。 1.3 改变膜结构 黄肖容等研制了孔径沿径向从管外壁到管内壁逐渐减小 ,梯度变 化的氧化铝膜管。用它对生活污水及空气进行过滤净化处理。能有效 防止和延缓膜孔的堵塞,大大减少膜污染的深度,容易清洗。能使膜管 的过滤通量得到近 100%恢复,并不影响膜管的过滤精度,可大大延长 膜管的使用寿命。该膜管对生活污水 BOD5 的去除率达 83%,CODcr 的去除率达 67%,大于 0.1um 固体悬浮物的去除率达 100%,污水的浊 度由 42° 降到 4° ,处理后的颜色为无色。 2 化学强化法 在膜内引入可逆化学作用为改善膜表面性能、 提高膜的抗污染性 提供了良好前景 , 特别是使较难分离或浓度很低的组分分离成为可 能。许多实验及理论研究证实了利用化学作用可以改善膜的性能。 2.1 促进传递(Facilitated Transport) 促进传递是指在膜内引入某种载体 ,它能与某一组分发生可逆化 学反应, 使该组分通过膜的速率增大 , 从而改善膜的分离性能 .通过选 择适当的载体,有可能使待分离组分通过膜的速率大幅度增加,促进因 子可达几十甚至几百,而且由于可逆化学反应的存在可以使膜具有很 好的选择性。 2.2 藕合传递(Coupled Transport) 藕合传递是指在膜内引入一种活性载体 ,借助载体使两个或更多 物种的传递过程辐合起来,从而使某组分沿着其化学位增大的方向传 递,藕合传递属于活性传递过程。使低浓度组分得以回收,而且可以达 到比较好的选择性。 2.3 电化学泵(Electrochemicai Pumping) 电化学泵是指在膜内引入某种载体并借助电极反应使膜内物质 传递与电流藕合起来,从而强化待分离组分在膜内的传递。电化学泵 也属于活性传递过程,它借助外界电压而实现组分从低浓度向高浓度 传递。 3 组合工艺强化法 3.1 粉末活性炭/热铁氧化颗粒等与膜联用 活性炭吸附有机物,通过膜截留粉末炭,既去除有机物又可避免有 机物对膜的污染。Miao miao Zhang 等人比较了粉末炭、热铁氧化颗 粒(IOPS)和 SiO2 颗粒对超滤膜的过滤通量和去除有机物的效果,发现 膜通量的改善与去除有机物的效果并不一致。 尽管粉末炭去除有机物 的效果最好,但热铁氧化颗粒提高过滤通量的效果最好。虽然粉末炭 去除有机物的效果较好,但它改善膜通量以及防止膜污染的效果并不 令人乐观。 3.2 粉状沸石与膜联用 董秉直等人通过对粉末沸石改善膜过滤性能以及提高有机物和 氨氮去除效果的研究,结果表明粉末天然沸石通过改性,降低 Zeta 电位, 强化有机物的吸附,从而有效地提高了膜过滤通量和有机物和氨氮的 去除效果。 改性的粉末沸石在膜表面形成“保护层”,有效地减少有机物 在膜表面的沉积。 3.3 料液预处理 对过滤料液预处理可采用机械的、化学的或热处理方法 ,如调节 pH 值、预滤细粒、原料液加热或冷却等。通常,预处理作为预滤部分 固体颗粒,减轻膜滤负荷;调解溶液的 pH 值,降低某些大分子的吸附或 使聚电解质处于比较稳定的状态;加入络合剂使污垢物络合;加入乳化 剂防止沉淀聚集等。 3.4 湍流促进器附加反冲与膜滤联用 童金忠等采用湍流促进器附加反冲对陶瓷膜处理钛白粉水洗液 的微滤过程进行强化研究表明,湍流促进器和反冲两种方法均不同程 度地增加了膜通量,延迟了膜污染。湍流促进器的加人使膜的使用寿 命提高 4 倍多:湍流促进器附加反冲可使有基础上再提高 2~3 倍。褚 良银等研究结果表明,旋转流微滤过程的流体流动方式和原位再生方 法相结合能够使管式陶瓷膜横汉微滤过程得到较大程度的强化 ,即微 滤过程中的浓差极化和膜污染得到有效控制;在较高频率的压气反吹 情况下,该微滤过程的过滤通量能在较长时间内保持不下降。 3.5 其他联用工艺 利用湍流促进器、 旋转流、 电、 声或磁力场辅助过滤以及反冲洗、 松弛法等滤膜原位再生强化方法国内外学者研究也很多 ,已被证实为 是控制膜污染稳定而有效的强化方法。将它们有机组合 ,强化效果更 为明显。 4 半死端过滤 半死端过滤是指膜处理系统运行一段时间后从与过滤相反的方 向对膜进行清洗,把沉积在膜表面的固体被清洗

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