荷正电ppo膜渗透汽化分离低浓度甲醇废水的研究

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1、荷正电PPO膜渗透汽化分离低浓度甲醇废水的研究1,22,*刘俊生，徐铜文(1.合肥学院化学与材料工程系合肥230022;2.中国科学技术大学化学系合肥230026)摘要:针对低浓度甲醇废水（10％以下）需要处理的企业技术难题，采用荷正电PPO膜渗透汽化技术对其进行了分离。针对不同COD废水，研究了料液温度、扩散时间等参数对分离效果的影响，并进行了经济分析。结果表明：提高料液温度有利于醇水分离；但过高的温度会导致通量衰减。由经济分析可知：其处理成本约为16元/吨，大大低于精馏和厌氧生物等方法的60元/吨成本。因此，荷正电PPO膜渗透汽化是处理低浓度甲醇废水的一种

2、较好方法。关键词：荷正电PPO膜；渗透汽化；甲醇废水1引言水污染是一个世界性难题，我国也不例外。2007年5月太湖流域发生的大面积污染事件给我们敲响了警钟：治污减排，刻不容缓！在众多的水污染物中，甲醇废水是主要污染源之一。随着我国天然气甲醇、煤基甲醇大型生产装置的相继上马，甲醇废水的污染也随之急剧增加。虽然各设计院和生产企业对其采取了一定的污染处理和防治措施，但主要是针对高浓度甲醇废水；而对低浓度甲醇废水，并没有引起足够的重视。同时，低浓度甲醇废水中甲醇的含量低、挥发性高、亲水性强、极性大，采用传统的精馏或萃取等方法对其进行处理的设备投资大、成本高、效率低，经

3、济上难为大多数企业所接受,导致低浓度甲醇的污染日趋严重。虽然目前采用活性炭吸附、曝气法、厌氧生物等方法处理甲醇废水有一定的效果；但是它们不仅成本高、工艺复杂、曝气时间长、难以满足大批量生产的要求，而且还会造成二次[1]污染，所以不能推广使用。而渗透汽化膜分离技术对于废水中甲醇的脱除具有明显的经济和技术上的优势，是一项发展潜力极大的废水处理技术，受到人们的广泛重视。所谓渗透汽化（或渗透蒸发），是利用各组分在膜中的溶解和扩散速率不同，以膜下游侧负压为推动力，使料液优先渗透组分溶解-汽化通过膜，达到混合物分离的一种膜分离技术。其中，膜是渗透汽化的核心，它是提高渗透汽

4、化分离效果的关键因素之一。针对巢湖瑞雪公司生产甲醛阻聚剂产生的低浓度甲醇废水需要处理的技术难题，并根据甲醇在水中解离度较大（pKa=15.5）的特点，选用荷正电Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenyleneoxide)[2](PPO)膜渗透汽化对其进行了分离。在实验时选择使甲醇透过膜，以实现过程能耗的最小*基金项目：安徽省级自然科学研究重大项目和重点项目(Nos.ZD2008002,KJ2008A072)通讯联系人.Tel:+865513601587.E-mail:twxu@ustc.edu.cn1化。主要探讨了料液温度、渗透时间等参数对分离效

5、果的影响，并进行了经济分析。这项研究对膜分离技术在废水处理等环保领域的应用具有积极的意义。2实验部分渗透汽化装置（天大北洋化工）；SP-6801型气相色谱仪。实验中所使用的荷正电PPO2膜系实验室自制，渗透汽化有效膜面积约为14.9cm。真空度维持在0.08MPa。3.结果与讨论3.1、低浓度甲醇水溶液渗透汽化分离的可行性为了探讨渗透汽化分离低浓度甲醇废水的可行性和色谱分析低浓度甲醇水溶液的效果，分别配制浓度为0.5％、1％、2％和6％的甲醇标准溶液进行色谱分析（氢火焰检测器），结果如图1所示。同时为了考察温度对分离效果的影响，分别测试料液温度在40℃、50℃

6、、60℃时的分离效果，结果如图2所示。（为了进行对比，每种浓度进行5次平行实验。）图1.0.5％、1％、2％、6％甲醇溶液的色谱图图2.40℃、50℃、60℃下甲醇溶液的色谱图由图1和2可知：采用渗透汽化法分离低浓度甲醇水溶液，用气相色谱分析其组成在实验上是可行的。3.2、荷电PPO膜渗透汽化分离工业低浓度甲醇废水的研究3.2.1、料液温度与扩散通量的关系选取COD为156528和1310mg/l的废水进行渗透汽化实验，结果如图3所示。2600(a)Feedtemperature180(b)o40.5C)50056.5oC)-1-1150ho70.5Ch-24

7、00-2120Feedtemperatureo3009041Co55CFlux(kgm200Flux(kgm60o67.5C100305101520253051015202530Permeationtime(min)Permeationtime(min)图3.料液温度与渗透通量的关系图，(a)COD=156528mg/l；(b)COD=1310mg/l.由图3(a)可知：对于重污染甲醇废水，当渗透时间相同时，通量随着料液温度的升高o而增大，当料液温度为56.5C时，通量达最大值。这是因为：甲醇是易挥发物质，温度升o高有利于甲醇的渗透，所以渗透通量随着温度的升高

8、而增大。但是，甲醇的沸点约为65C，过