膜蒸馏法处理催化剂废水的试验研究.pdf

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1、第34卷第3期膜科学与技术Vo1．34No．32014年6月MEMBRANESCIENCEANDTECHN0L0GYJun2014膜蒸馏法处理催化剂废水的试验研究徐义明，耿洪鑫，u，黄益平，李凭力，陈英才，吴浩赘，陆晓咏，何清凤’。(1．中建安装工程有限公司，南京210046；2．天津大学化工学院，天津300072；3．天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室，天津300072)摘要：利用自制的能量回收式气隙膜蒸馏组件处理催化剂废水，针对废水水质特点采用“加碱除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸”的预处理工艺，预处理后废水中Ca抖、Mg抖浓度均小于5．0mg／L；利用正交试验方法对操

2、作条件进行优化设计，结果表明流量Q为50L／h，进料温度丁1为25℃，为9O℃时，此时膜通量最大为4．85kg／(m·h)；流量为20L／h，进料温度丁1为55℃，为9O℃时，造水比最大为6．35；对废水经过20h的试验，废水回收率为87，而膜通量下降缓慢，产水TDS最大为18．4mg／L，截留率大于99．9．关键词：膜蒸馏；催化剂废水；能量回收中图分类号：TQO28．8文献标志码：A文章编号：1007—8924(2014)03—0121—05我国是淡水资源严重短缺的国家，水资源和水考察了进料温度、和流量Q对膜蒸馏过程膜环境问题已成为制约工业发展的主要因素之一，实通量、造水比

3、和截留率的影响．现废水“零排放”是工业发展的自身需求和外在要1试验部分求，废水“零排放”是将工艺过程中产生的废水经过处理后再循环使用．石油化工催化剂废水在组成上1．1废水水质有其特殊性：悬浮物含量高、盐度高、氨氮高[1]，目前实验所用催化剂废水由中建安装工程有限公司的废水“零排放”方案存在的主要问题是废水“零排提供，其水质特点如表1所示．放”装置运行不稳定、投资及运行成本高、能耗大、有表1催化剂废水水质一定环境风险等l_2j．Table1Catalystwastewaterquality膜蒸馏(MD)是一种新型分离技术，它以疏水项目数值项目数值微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的

4、作用下，溶液中pH5．0NH4／(mg·L一)11787导率／(S·cm-)9500S04一／(mg·L一、33000易挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离．；OD／(rag·L)186N03一／mg·L一)15膜蒸馏具有设备简单、操作方便、截留率高、耐腐蚀roe／(mg·L一)167HCOs一／(mg·L)215等优点使得膜蒸馏应用广泛．目前膜蒸馏技术存在TDS／(mg·L～)45756Na／(nag·L一、210热效率低，蒸汽潜热不易回收、易污染等缺点，至今。／(mg·L一)474Si()3一／(nag·L)0．2未在工业上大规模应用[3]，因此设计新型的膜组／(m

5、g·L1)44件以及工艺是目前研究的新方向[5]．1．2试验材料与仪器本文采用新型能量回收式膜蒸馏组件对催化剂试验所用的聚丙烯(PP)中空纤维膜和聚丙烯废水进行处理，针对催化剂废水水质特点采用“加碱(PP)换热管由天津市凯赛特科技有限公司生产，其除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸”预处理方法，中中空纤维膜内径0．4mm，外径0．53mm，平均孔收稿日期：2013—08—27；修改稿收到日期：2013—09—29第一作者简介：徐义明(1962一)，男，江苏南京市人，高级工程师．*通讯作者，E-mail：tdlpl@163．com膜科学与技术第34卷径为0．2m，孔隙率为68；换热

6、管内径为0．4料液流量，从中空纤维膜出口流出后进入浓缩液储mm，外径为0．5mml采用实验室自制的内部换热槽，产水通过量筒收集，待温度和压力稳定后测量产式膜蒸馏组件，包括500根中空纤维膜，1000根换水质量和记录温度计示数．在进行催化剂废水深度热管，组件有效长度为1．1ITI，有效膜面积为0．7浓缩时采用图1所示的流程图，从膜组件中空纤维m2。试验主要试剂和仪器如表2所示．膜出口流出的浓缩液返回恒温水浴箱，而在进行正表2实验的主要试剂和仪器交试验以及单因素试验时浓缩液流人浓缩液储槽．Table2Mainreagentsandinstrumentsusedinexperime

7、nts1．4实验设计与评价参数试剂或仪器规格或型号生产厂家1．4．1正交试验设计氢氧化钠(Na0H)AR天津光复科技发展有限公司试验采用3因素4水平正交设计，因素为进料碳酸钠(NaCOs)AR天津光复科技发展有限公司流量Q(L／h)、膜组件换热管侧进口温度T1(℃)、中阳离子交换树脂732型国药集团化学试剂有限公司空纤维膜侧进口温度T3CC)，正交试验设计见表3．磁力驱动循环泵MP一20RZ上海西山实业有限公司表3正交实验设计超级恒温循环水箱HH一501金坛市鸿科仪器厂Table3Orthogonale