四种纳滤膜对高盐废水分盐效果分析

为了使煤化工零排放高盐废水分盐产出高质量NaCl和Na_2SO_4结晶盐,提高废水处理过程的分盐效率,以宁东某煤化工零排放高盐废水的水质情况模拟配制了无机盐溶液,选取了膜1、膜2、膜3和膜4等4种商用纳滤膜,探讨了其对模拟高盐废水中的常规离子(Mg~(2+)、 Ca~(2+)、 Na~+、 K~+、 SO_4~(2-)、 Cl~-、 NO_3~-)的截留率,并考察了4种纳滤膜的水通量和分盐效果。结果表明,4种膜对阳离子的截留率从高到低依次为Ca~(2+)> Mg~(2+)> K~+> Na~+;对SO_4~(2-)的截留率为95%~99%,对Cl~-和NO_3~-截留率为负值;4种纳滤膜产水侧ρ(Cl~-)/ρ(SO_4~(2-))值由大到小依次为膜1>膜4>膜2>膜3,纳滤膜1表现出更好的无机盐离子截留率和分盐效果。     

邻苯二甲酸氢钾对纳滤膜和反渗透膜分离影响

利用自主搭建的基于平板膜的纳滤-反渗透实验系统,参照一种实际煤化工分盐流程的废水配制实验样本,测定了不同废水离子含量下,纳滤膜和反渗透膜对Cl~-和SO_4~(2-)的截留率以及废水中添加邻苯二甲酸氢钾对纳滤膜和反渗透膜截留Cl~-和SO_4~(2-)效果的影响。结果表明,当SO_4~(2-)的质量浓度小于4 g/L时,在废水中添加邻苯二甲酸氢钾不影响纳滤膜对Cl~-和SO_4~(2-)的截留率。当SO_4~(2-)的质量浓度大于4 g/L时,废水中添加邻苯二甲酸氢钾提高了纳滤膜对Cl~-和SO_4~(2-)的截留率,但导致纳滤膜的分盐效果变差。废水中添加邻苯二甲酸氢钾对反渗透膜截留Cl~-和SO_4~(2-)没有影响,反渗透膜的分盐效果也不变。研究可为采用膜法分盐的技术处理工业废水提供理论分析和数据支持。     

纳滤膜在高盐废水零排放领域的分盐性能研究

煤化工高盐废水蒸发结晶的产品主要是NaCl和Na_2SO_4,通常100℃析出Na_2SO_4,50℃产出NaCl,二者共饱和时液相[Cl~-]/[SO_4~(2-)]分别为5.2和4.1,为提升分盐效率,应使进料[Cl~-]/[SO_4~(2-)]5.2或4.1,为此拟通过纳滤膜来实现这一目标。通过中试试验验证纳滤膜的分盐性能,结果表明:当进水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=1.2时,纳滤产水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=13.64.1,纳滤浓水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=0.35.2,SO_4~(2-)截留率为90.3%,Cl~-截留率为-7.2%;当进水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=3.0时,纳滤产水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=45.84.1,纳滤浓水[Cl~-]/[SO_4~(2-)]=0.85.2,SO_4~(2-)截留率为92.2%,Cl~-截留率为-4.5%。由此可见,采用纳滤膜进行初步分盐可以大大提升蒸发结晶的分盐效率。     

纳滤法高浓盐水精制及传质性能

采用多元件串联4吋纳滤膜装置对典型高浓度盐水进行脱硝精制研究,考察了膜支数、操作压力、进水流量对离子截留率、产水流量(回收率)、能耗及结垢趋势的影响,同时获得各因素对水分子及离子在纳滤膜两侧传质速率影响规律。结果表明:纳滤可有效去除高浓度盐水中SO_4~(2-),截留率接近100%,Ca~(2+)截留率30%~50%,Na~+、Cl~-截留率小于10%,产水中SO_4~(2-)浓度接近0,SO_4~(2-)与Cl~-分离效果明显;产水最低能耗2 kWh/m~3,由于原水中Ca~(2+)含量较高,浓水侧CaSO_4结垢趋势明显,阻垢剂等防垢措施在应用过程中十分必要。所选择纳滤膜具有较高的水通量,回收率可达60%。实验结果为纳滤在高浓度盐水去除SO_4~(2-)领域的工业应用奠定了基础。     

煤化工废水纳滤分盐效果及影响因素试验

为探究煤化工废水纳滤分盐规律,考察不同pH、盐组分及CODCr条件下纳滤膜对水中主要组分截留效果的影响,提高废水处理过程的分盐效率,文中针对不同水质的含盐废水,对纳滤膜分盐规律及污染物截留特性开展试验.在市场常用的9款纳滤膜中筛选出较适用于某零排放项目水质的4款膜,即进口膜J1、进口膜J2、国产膜G1、国产膜G2,并比对4款纳滤膜在不同条件下的分盐效果和适用性.试验结果表明,4款纳滤膜更适宜中性水质,且溶液中有较多Cl-时,会有更多的Cl-被截留,对于纳滤膜的分盐存在不利影响;J2分盐效果最好,G1分盐效果与其接近,这两款膜对水质CODCr变化适应性较强,而G1价格较J2低很多,性价比高,有望通过国产纳滤膜替代进口膜,从而大幅降低生产维护成本.     

煤化工高盐废水的纳滤膜分盐效果分析

以某煤化工厂两级反渗透浓水为研究对象,采用纳滤膜进行分盐,考察了不同操作压力下纳滤膜对水中主要组分截留效果的影响。试验结果表明,纳滤膜对于SiO_2和COD的去除率分别为35.2%和54.8%;膜产水侧电导率和TDS明显下降,浓水侧电导率和TDS明显升高,且膜对TDS的截留率随着操作压力的增加逐渐升高;膜对Cl-呈负截留,负截留效果随压力增加而效果越显著;膜对SO_4~(2-)的平均截留率高达98.7%;产水侧Cl-和SO_4~(2-)质量浓度比明显升高,平均可达58.24,分盐效果较好。纳滤产水经蒸发结晶所得NaCl达到GB/T 5462—2015《工业盐》标准中工业干盐一级品要求;纳滤浓水经冷冻结晶所得Na2SO4达到GB/T 6009—2014《工业无水硫酸钠》标准中Ⅰ类工业无水Na_2SO_4一等品要求。     

对纳滤膜分离净化湿法磷酸溶液影响因素的研究

选择NP010和NP030两种纳滤膜对含MgSO_4、Fe_2(SO_4)_3、Al_2(SO_4)_3的磷酸溶液进行分离净化试验,考察了盐含量、操作压力、料液温度等对纳滤膜分离性能的影响。结果表明:随盐含量的增大,纳滤膜的通量减小,其对盐的截留率亦下降;随操作压力的增大,纳滤膜的通量增大,截留率也随之增大,但在压力较高时,截留率增大趋势不明显;料液温度上升,纳滤膜的通量上升,截留率下降;在不同盐含量、操作压力、料液温度的条件下,两种纳滤膜对P_2O_5的截留率均在5%以内。     

基于单宁酸-壳聚糖复合胶体粒子的复合纳滤膜及其脱盐性能

以聚丙烯腈(PAN)超滤膜作为载体,以单宁酸(TA)-壳聚糖(CS)复合胶体粒子作为水相溶液,均苯三甲酰氯(TMC)的正已烷溶液作为有机相单体,通过界面聚合法成功制备了一种高通量、高截留的复合纳滤膜。对纳滤膜的表面形貌及性能进行分析,研究单体质量分数及界面聚合时间对纳滤膜性能的影响,用4种无机盐来考察膜的盐截留性能。结果表明,在纳滤膜表面成功聚合了复合薄层,并具有良好的亲水性。复合纳滤膜对Na_2SO_4的截留率达到97%,水通量达27.2 L/(m~2·h),可作为一种性能优异的纳滤膜用于无机盐的去除。     

国产纳滤膜对无机盐截留性能的研究

通过对苦咸水中常见阳离子Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~+和阴离子HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-构成的单组分溶液以及双组分(同阴离子和同阳离子)混合溶液进行分离截留实验,研究对比国产纳滤膜NF1和VNF2对离子的截留性能以及同种电荷离子间的相互影响。结果表明,在单组分溶液中,荷负电膜NF1和VNF2对阳离子截留顺序相同为Mg~(2+) Ca~(2+)Na~+;对阴离子截留顺序则因电黏滞效应引起纳滤膜孔径变化的影响不同,对NF1为HCO-3~-SO_4~(2-)Cl~-,对VNF2为SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-。在混合溶液中,2价离子会阻碍单价离子的去除。在处理无机盐方面,VNF2膜的截留性能优于NF1膜,特别是单价离子;同种电荷离子之间相互影响不同,扩散系数差别越大,同种电荷离子间相互影响越大。     

基于树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)的复合纳滤膜制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑膜,通过聚酰胺-胺(PAMAM,G0)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备复合纳滤膜。首先优化了界面聚合过程,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行了膜的表面形貌分析,最后考察了纳滤膜对Na2SO4、不同分子量聚乙二醇及小分子有机物的分离性能。结果表明:较优的纳滤膜制备条件为:PAMAM浓度0.25%(wt),TMC浓度0.3%(wt),界面聚合时间90 s,热处理温度60℃。FESEM分析表明经界面聚合反应后,超滤膜表面形成了一层致密的活性层。随着操作压力的增加及Na2SO4浓度的降低,膜对盐的截留率均不断增大。复合纳滤膜可有效截留盐,且其截留分子量(MWCO)处于600~1000 g mol 1。     

纳滤膜脱盐性能及其在海水软化中应用的研究

选择了ESNA1型纳滤膜对NaCl、MgCl2、Na2SO4、MgSO4等4种无机单盐水溶液体系进行分离实验;考察操作压力和料液浓度等的变化对纳滤膜分离性能的影响及纳滤膜脱盐的稳定性,得到一些纳滤膜脱盐的规律;并对ESNA1膜在人工海水和海水软化脱盐中的应用作了初步探索.无机盐体系脱盐实验结果显示:随操作压力升高和料液浓度增大,ESNA1膜对4种盐溶液中的离子的截留率分别增大和减小,操作压力和料液浓度的变化对一价盐溶液的截留率影响较大,对二价盐溶液的截留率影响较小.人工海水和海水软化脱盐试验结果显示:ESNA1纳滤膜在实验过程中稳定性好,在较低的操作压力下膜通量也较高,且ESNA1纳滤膜对Ca2 、Mg2 、SO42-离子的截留率均＞90%,初步判断此种纳滤膜可用于海水软化预处理.     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100mg·L~(-1)的rGO中添加uCN为20 mg·L~(-1)时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na_2SO_4截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m~(-2)·h~(-1)·MPa~(-1))。     

一种荷负电复合纳滤膜的制备及表征

以间苯二甲胺(m-XDA)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,采用界面聚合的方法在聚砜底膜上形成一层功能层制备了荷负电复合纳滤膜。通过改变界面反应的时间、缓冲溶液的pH、油相单体浓度、水相单体浓度等条件,调节并最终优化该纳滤膜的截留率。该复合纳滤膜对不同盐溶液的截留率顺序为Na_2SO_4MgSO_4NaClMgCl_2,其中Na_2SO_4的截留率可保持在86%。通过扫描电子显微镜,衰减全反射红外光谱仪和X射线光电子能谱对具代表性的纳滤膜的结构进行了表征。利用Zeta电位仪考察该膜表面的荷电性。     

CMC/PAAS共混复合纳滤膜的制备及性能研究

利用涂覆交联的方法,以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)的共混液为活性层铸膜液,水解的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为支撑层,Fe(NO_3)_3水溶液为交联剂,制备了一种新型共混复合纳滤膜。其最佳制备条件为:CMC/PAAS共混质量比为4∶1,交联剂浓度为0.125 mol/L,交联时间为2.5 h。利用全反射红外光谱(ATR-IR)、扫描电镜(SEM-EDAX)对膜结构进行表征。结果表明,Fe~(3+)能够有效地交联活性层与支撑层,形成结构稳定的纳滤膜。纳滤膜对无机盐的截留按以下顺序依次降低:Na_2SO_4、Na Cl、Mg SO_4、Mg Cl_2,表现出荷负电纳滤膜的截留特征。在连续运行24 h后,纳滤膜的纯水通量仍可达到7 L/m~2·h,截留率约为85%,显示了较好的稳定性能。     

不同国产纳滤膜对饮用水中氟离子的去除影响研究

选用两种国产纳滤膜NF1和VNF2进行除氟的实验研究,考察了不同的原水pH、操作压力、进水F-浓度、温度以及腐殖酸的浓度对纳滤除氟截留率以及膜通量的影响。实验结果表明:VNF2膜的截留率高于NF1膜,而膜通量则低于NF1;同时两种膜的最佳操作条件为pH在6.5~7.0,温度在18~23℃,操作压力为0.4 MPa,进水氟离子浓度为4 mg/L;而腐殖酸主要通过静电斥力和氢键影响纳滤膜的截留率和膜通量,同时出水F-浓度满足生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。     

ZrO_2-TiO_2复合纳滤膜在模拟放射性废水中的应用

核工业、核研究及医疗等过程会产生大量的放射性废水,会对环境和生物体造成严重伤害,必须经过合适的处理后才能排放。采用高性能陶瓷纳滤膜处理模拟放射性废水,考察了跨膜压差、pH和离子浓度等操作参数对Co~(2+)和Sr~(2+)截留性能的影响,并对操作参数进行了优化。所用陶瓷纳滤膜材料为ZrO_2-TiO_2复合材料,截留分子量为500,纯水渗透率为270 L·m~(-2)·h~(-1)·MPa~(-1)。研究表明,陶瓷纳滤膜对Co~(2+)和Sr~(2+)两种离子的截留率随着跨膜压差的升高而增大,膜的渗透通量随着跨膜压差的增大呈线性增加。p H变化时,截留率在一定pH范围内先降低后升高,在等电点(pH=7)附近达到最小值;pH=3的情况下,两种离子的截留率均达到最高,Co~(2+)和Sr~(2+)的截留率均在99%以上,而纳滤膜渗透通量保持稳定。离子截留率和渗透通量均随进料浓度的增大而减小,在2000min的连续循环操作过程中,陶瓷纳滤膜材料的渗透通量及其对Co~(2+)和Sr~(2+)的截留率均维持在较高水平。陶瓷纳滤膜在放射性废水处理方面展现出了良好的应用前景。     

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

以聚砜超滤膜为基膜,采用界面聚合方法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,并对其膜性能进行了表征。实验重点考察了基膜性质、聚合单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度、酸受体添加量等因素对纳滤膜性能的影响,确定了纳滤膜制备过程的界面聚合优化条件,即:水相单体(哌嗪)浓度0.08~0.12molL-1;有机相单体(间苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯混合物)浓度0.08~0.1molL-1;聚合反应时间3~5min。在0.4MPa、25℃条件下,实验测得复合纳滤膜的水通量为4.12Lm-2h-1bar-1,膜对浓度为0.01molL-1的NaCl的截留率为30%~40%,对浓度为0.005molL-1的Na2SO4的截留率为80%~90%;对分子量不低于300gmol-1的有机物的截留率高于95%。该膜的分离性能接近于商业纳滤膜,其分离机理主要表现为“筛分机理以及膜与电解质之间的荷电作用。     

新型高通量复合纳滤膜的制备及其性能研究

以聚乙烯亚胺(PEI)和单宁酸(TA)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体,通过界面聚合制备了复合纳滤膜,并对膜性能进行了表征和评价测试。结果表明,水相溶液TA、PEI的质量分数分别为0.3%、0.2%,水相pH为12,油相溶液TMC的质量浓度为0.2 g/L,反应时间为1 min,在60℃下烘干成膜为优化制备条件。此复合膜在温度为25℃、压力为0.5 MPa下得到的对4种无机盐截留顺序为Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,水通量MgCl_2NaClNa_2SO_4MgSO_4。该纳滤膜具有良好的SO_4~(2-)和Cl~-的分离效果。同时,该纳滤膜具有良好的耐污染性能,对腐殖酸和牛血清蛋白的24 h抗污染测试,水通量仍达到初始水通量的84.2%以上。     

1,3-二(N-亚磺酰胺)苯对复合纳滤膜性能的影响

通过与氯化亚砜反应,将间苯二胺的氨基保护,所得产物1,3-二(N-亚磺酰胺)苯作为有机相第二单体,参与聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的界面聚合。1,3-二(N-亚磺酰胺)苯添加质量浓度范围为0~0.06%,研究了该变量对纳滤膜盐截留率、水通量、表面形貌、水接触角的影响。结果表明,1,3-二(N-亚磺酰胺)苯可作为调节纳滤膜性能的添加剂,并改变膜表面形貌与水处理性能。当1,3-二(N-亚磺酰胺)苯的添加量介于0~0.03%时,纳滤膜对氯化钠溶液的截留率下降,水通量上升;当1,3-二(N-亚磺酰胺)苯的添加量介于0.03%~0.06%时,纳滤膜对氯化钠溶液的截留率基本不变,水通量下降。最后探讨了亚磺酰胺基团在界面反应中的作用机理。     

无机盐水溶液体系的纳滤膜分离实验研究

选择了NF45和SU200两种纳滤膜对1－1型（KC1、NaCl、LiCl)、2－1型MgCl2)、1－2型（K2SO4）及2－2型（MgSO4)等6种无机盐水溶液体系进行分离实验；考察了纳滤膜分离性能随操作压力、料液浓度及电解质种类等因素的变化所受到的影响。实验结果表明，纳滤膜对盐的截留率随操作压力的增加而增大，并趋向于定值（即膜的最大截留率，又称为膜的反射系数）；纳滤膜对盐的截留率随电解质种类的不同而改变，随盐浓度的增大而下降，但当盐浓度很高时，截留率趋向于一定值，该值并不等于0，说明与纳滤膜的孔径相比，不可忽视电解质离子大小的影响。