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【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】

如今，各項資源尤其是水資源日益緊張，尋求高效用水的方法刻不容緩。國相比世界其他國家，水資源更是緊缺且污染十分嚴(yán)重，這些都很大水平上抑制了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。膜技術(shù)的普及讓廢水回用以及物質(zhì)回收變成了可能。膜技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用，以其節(jié)能環(huán)保、設(shè)備簡單等特性獲得了世界各國的重視，越來越成為廢水處置方面不可或缺的一個關(guān)鍵因素。尤其是近幾年以來，納濾技術(shù)的發(fā)展，今后含低分子量廢水處理的應(yīng)用方面必將發(fā)揮更大的影響力。電鍍廢水可以經(jīng)過處置之后實現(xiàn)循環(huán)利用，文章對膜分離技術(shù)的相關(guān)概念進(jìn)行論述，并且對近期國內(nèi)外的膜分離技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行敘述，介紹了膜分離技術(shù)在電鍍廢水中的具體應(yīng)用，旨在為電鍍廢水的處置提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；電鍍廢水零排放；處置技術(shù)；工業(yè)生產(chǎn)；環(huán)境污染

前言：工業(yè)是一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)發(fā)展過程中會對環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重污染，電鍍行業(yè)是全球三大污染工業(yè)之一，電鍍廢水中，含有大量的重金屬離子、氰化物等，其中一些屬于致癌、致突變的劇毒物質(zhì)，會對人類造成嚴(yán)重的危害，當(dāng)廢水排入水中，還會對水體發(fā)生污染，使得水體毒化，對生活在其中的魚類和其他生物造成極其嚴(yán)重的威脅。,上海水處理設(shè)備雖然電鍍廢水對環(huán)境以及人類的危害嚴(yán)重，但是電鍍廢水中有一些價值較高的金屬，可以回收利用。當(dāng)前對電鍍廢水進(jìn)行處置的技術(shù)主要有幾種，比如化學(xué)沉淀、氧化還原、離子交換、電解法等，隨著該行業(yè)研究的不時深入，一些其他方法也逐漸應(yīng)用在電鍍廢水的處置過程中，比如鐵氧體法、膜分離技術(shù)、吸附法、生物法等新技術(shù)，電鍍廢水處置過程中應(yīng)用這些新技術(shù)，可以提高廢水的回收效率，減少直接排放廢水帶來的污染。其中膜分離技術(shù)是一種高效率的回收技術(shù)，實用性較高，當(dāng)前發(fā)展前景最好的一種新技術(shù)。

1膜技術(shù)概述

1.1膜技術(shù)簡介

目前的膜分離技術(shù)有多種，包括超濾、電滲析、滲析、納濾、液膜等。各個領(lǐng)域得到運用，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是不可忽視的目前的膜分離法還存在一些阻礙其廣泛發(fā)展的因素。例如，進(jìn)水水質(zhì)要求高、需定期清洗、運轉(zhuǎn)費用高等，還需要持續(xù)的研究。

1.2膜技術(shù)原理介紹

膜技術(shù)處理廢水的基本原理主要是利用了水溶液（原水）中的水分子具有穿透性的特征，使得分離膜能夠堅持穿過的物質(zhì)不相變，并且在外力的作用下水溶液（原水）與溶質(zhì)或其他雜質(zhì)能夠起到分離的效果，最終獲得較為純潔的水，達(dá)到處置廢水、提高水質(zhì)的目的這項技術(shù)實質(zhì)上是屬于物理分離的范疇，物質(zhì)穿過膜不發(fā)生相變，因而其能量轉(zhuǎn)化率就比較高，并且分離的效率也較好，還具有節(jié)能好、易操作、能夠?qū)崿F(xiàn)自動化等優(yōu)點。因此，未來的研究中，這是很值得探索的且具有很大前途的新型水處理技術(shù)。

1.3膜分離技術(shù)的特點

膜分離技術(shù)指的通過膜對各種物質(zhì)進(jìn)行過濾和分類的技術(shù)，膜能夠?qū)Σ煌奈镔|(zhì)進(jìn)行選擇性透過，可以完成物質(zhì)的分離、提純以及濃縮。膜分離技術(shù)是一種物理技術(shù)，無相變、低能耗，其效率較高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的其處置過程易于控制，不會對外界產(chǎn)生污染，根據(jù)待分離的物質(zhì)的大小，可以將膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾和反滲透。微濾對于電鍍液的預(yù)過濾比較適用，超濾則主要應(yīng)用在電泳漆的回收過程中，納濾和反滲透在化學(xué)處置的后處置以及工藝純水的制備過程中使用比較廣泛。借助膜技術(shù)對電鍍生產(chǎn)過程中的重金屬漂洗水進(jìn)行分離和濃縮，可以對其中的金屬離子進(jìn)行回收，同時還能實現(xiàn)對水資源的回收利用，使得漂洗水中的金屬和水之間可以形成閉路循環(huán)。當(dāng)前，膜分離技術(shù)在電鍍水的處置過程中有十分廣泛的應(yīng)用，各國都在積極加強(qiáng)對這種技術(shù)的研究和開發(fā)。

2膜分離技術(shù)在電鍍水處理中的應(yīng)用

有學(xué)者在電鍍鎳漂洗水的處置過程中采用膜分離技術(shù)，通過對漂洗水進(jìn)行濃縮以及回用發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)在電鍍液中應(yīng)用是可行的膜分離技術(shù)可以對其中的鎳離子進(jìn)行有效地截留，其中截留率大于99%實驗中選取的鎳離子濃度為145mg/L經(jīng)過膜分離技術(shù)濃縮之后，濃縮液中的鎳離子濃度達(dá)到50g/L而其余的透過液經(jīng)過處置之后還能回收利用。這種工藝對于金屬液中的金屬和水都能利用，但是由于采用兩級反滲透，其消耗的能源較多，投資也比較大。

膜分離技術(shù)中，膜是很關(guān)鍵的物質(zhì)，膜的過濾效果會對金屬液的處置效果發(fā)生直接影響，有的學(xué)者以異丙醇為主要原料，經(jīng)酸解、除醇、干燥和燒結(jié)過程，制成了陶瓷超濾膜，外界施用大約0.2MPa壓力，此壓力下進(jìn)行超濾分離，并且經(jīng)過沉淀處置，最終得到電鍍廢水上的清澈液體。實驗結(jié)果標(biāo)明，膜的通過量會不斷下降，而且下降速度比較快，常州水處理設(shè)備比如開始過濾10分鐘左右，膜的通過率大約為2.61立方米，而開始70分鐘之后，膜的通透率變?yōu)?.5立方米。經(jīng)過沉淀之后，電鍍水中的金屬離子主要以絡(luò)合、配合物的形式存在可以通過孔徑比較小的陶瓷超濾膜從而被截留。其中金屬銅的去除率達(dá)到70%金屬鉻的去除率大約為10%透過液中，銅、鉻、鎳的濃度分別是0.0663mg/L0.0051mg/L和0.0763mg/L

利用金屬離子絡(luò)合物的性質(zhì)進(jìn)行電鍍廢水膜分離試驗，該實驗的流程如圖1所示：

圖1

該實驗中，聚丙烯酸鈉是絡(luò)合劑，采用該物質(zhì)對含有銅離子的電鍍廢水進(jìn)行處置，其中液體的pH值對銅離子在廢水中的存在形態(tài)有很大的影響，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的前提是液體的pH值要大于6試驗中將液體的pH值調(diào)節(jié)到23就可以使得銅離子從絡(luò)合物中釋放出來。研究還表明，解絡(luò)反應(yīng)之前，有一個超濾過程，隨著液體中的體積濃度因子不時增大，廢水中的銅離子和聚丙烯酸鈉的濃度也會不斷增大，而且還會影響膜的通透性，使得通量下降。但是銅離子和聚丙烯酸鈉之間形成的絡(luò)合物是比較穩(wěn)定的超濾膜對銅離子的截留率不會改變，同時，解絡(luò)反應(yīng)之后，超濾回收的聚丙烯酸鈉與原始的聚丙烯酸鈉具有相似的效果。這種工藝對電鍍廢水中的銅離子的回收率可以達(dá)到96%之多，同時，經(jīng)過處置之后排放的水，銅的含量較低，其濃度小于1.0mg/L滿足外界環(huán)境對廢水的排放要求。

另一組學(xué)者采用納濾對含有鉻例子的廢水進(jìn)行實驗，具體的實驗裝置如圖2所示：

圖2

微濾器的孔徑很小，為5μm納濾膜為NF90-2540型卷式納濾膜，切割分子量為300實驗結(jié)果標(biāo)明，納濾膜能夠?qū)﹄婂儚U水中的鉻離子進(jìn)行有效地處理，其去除率能夠達(dá)到98%經(jīng)過過濾之后的液體，鉻的濃度低于0.5mg/L可以達(dá)到排放規(guī)范，同時還能用于對鍍件的漂洗。鉻溶液的濃度對膜的截留率的影響不大，但是過濾液中的鉻離子的濃度會隨著鉻溶液濃度的增加而上升，而且液體的pH值也會對鉻的截留效果發(fā)生顯著的影響。

外國學(xué)者也對膜分離進(jìn)行深入研究，其中有學(xué)者研究了膜處置電鍍鎳廢水過程中pH值對分離過程的影響。研究結(jié)果標(biāo)明，如果過濾方式為超濾，對于超濾膜而言，當(dāng)液體的pH小于3.68時，基本不能對金屬離子進(jìn)行截留，但是隨著pH值的不時上升，其截留率會發(fā)生改變，當(dāng)pH值為6.6時候，截留率會達(dá)到98.7%對于反滲透膜而言，如果電鍍廢水中含有弱酸根離子，當(dāng)電鍍廢水的pH值較低的時候，透過液的pH值要比原液高，當(dāng)pH值達(dá)到6.6時候，透過液的pH值比原液低，當(dāng)原液的pH值為6時候，透過液和原液的pH值相等，隨著原液的pH值不斷升高，膜的通量會降低。

3膜分離技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展情況

從20世紀(jì)70年代開始，國開始有工廠應(yīng)用膜分離技術(shù)處理電鍍鎳廢水和回收鎳，經(jīng)過20多年的發(fā)展，本世紀(jì)初，膜分離技術(shù)才開始大規(guī)模、廣泛的使用，有公司利用膜分離技術(shù)回收電鍍泡沫鎳廢水中的鎳和水。爾后越來越多公司開始采用膜分離技術(shù)進(jìn)行電鍍廢水處理，比如寧波科寧達(dá)工業(yè)有限公司、寧波光華電池有限公司、長沙力元新資料股份有限公司等，對膜分離技術(shù)的應(yīng)用都比較多。比如長沙力元新資料股份有限公司是全國知名的連續(xù)化帶狀泡沫鎳生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)量在全世界都處于領(lǐng)先地位，但是電鍍生產(chǎn)過程中，發(fā)生了很多含鎳廢水，長沙力元膜分離項目，就是對該公司電鍍廢水中的鎳離子進(jìn)行分離處置的工程，一開始該公司采用化學(xué)處置法進(jìn)行處理，發(fā)生的效果不好，而且排放的廢水中鎳離子的濃度依舊比較高，還產(chǎn)生了較多的含鎳污泥，對環(huán)境的污染愈發(fā)嚴(yán)重，隨著膜分離技術(shù)的應(yīng)用，其廢水排放中的金屬離子含量降低，而且經(jīng)過處置之后的水資源也可以利用。經(jīng)過處置之后，回收水中的總?cè)芙夤腆w量小于10mg/L成為質(zhì)量較優(yōu)的電鍍工藝用水。運行過程中，基本達(dá)到行業(yè)生產(chǎn)規(guī)范和環(huán)境排放要求。

3.1紡織廢水

紡織工業(yè)發(fā)生的廢水里所包含的成分是比較復(fù)雜多樣的并且在這類污水中各種物質(zhì)可能發(fā)生較快的變化。目前，國已經(jīng)有局部紡織企業(yè)引進(jìn)并開始應(yīng)用膜分離技術(shù)處理企業(yè)的廢水了例如，寧波神鷹針織工貿(mào)有限公司，有效地利用膜分離技術(shù)來對企業(yè)中的印染污水進(jìn)行處置和回用。兵器科學(xué)研究院寧波分院在納濾膜和反滲透膜應(yīng)用的基礎(chǔ)上開發(fā)出了全新的污水處置技術(shù)，新技術(shù)的原理是一定壓力下，99.5%水中鈉離子無法通過反滲透膜，比鈉離子更大的粒子更是難以穿過“篩孔”只有較純凈的水能通過。經(jīng)過膜技術(shù)處理后，水硬度低，能夠被循環(huán)利用。有效的利用反滲透膜，對于印染企業(yè)來說具有十分重要的意義。杭州水處理設(shè)備不只能夠有效回收利用印染的原料，很大水平降低企業(yè)的利息費用，還有希望實現(xiàn)印染企業(yè)的廢水零排放或者微排放的目標(biāo)，節(jié)約了自來水等新鮮水的運用，對環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等都是一大貢獻(xiàn)。

3.2造紙廢水

這幾年來，國內(nèi)中小型造紙企業(yè)廢水處置方法主要是應(yīng)用酸化法和超濾法。其原理是為了分離出黑液中的木質(zhì)素，同時降低其中的COD和BOD但是隨著膜分離技術(shù)的普及，又加上該技術(shù)具有低利息和占地面積小等優(yōu)勢，杜明等運用微濾—凝沉淀法來對造紙廢水進(jìn)行處置，原理是利用微濾來對紙漿進(jìn)行回收，并且運用混凝沉淀來去除造紙廢水中的主要污染物。造紙企業(yè)中，利用納濾來進(jìn)行廢水處置，并且實現(xiàn)廢水中有用物質(zhì)的回收，能進(jìn)一步對廢水排放的污染加以有效控制。潘碌亭等則是采用TOA 正三辛胺）乳狀液膜法來對黑液進(jìn)行有效處置，這種方法能夠讓COD去除率高達(dá)98%以上，并且經(jīng)過提取后的木質(zhì)素還可以在日后的生產(chǎn)中成為其它化工的原料和產(chǎn)品，可以起到治理污染的同時又實現(xiàn)綜合利用的雙重效果。具體如圖3所示。

圖3造紙廢水膜處理工藝

3.3制藥廢水

制藥企業(yè)中所產(chǎn)生的廢水大部分在由多種藥物生產(chǎn)過程中所排放而形成的混合廢水。之前，國內(nèi)外主要運用的厭氧－好氧生化聯(lián)合處置法來進(jìn)行廢水處置，具有一定的效果。然而，這一方法存在著其局限性。例如，厭氧處理的工藝對溫度和PH值等因素的要求是比較高的同時，這種方法的操作范圍十分有限，構(gòu)筑物停留時間比較長。另一方面，利用厭氧處理的方法來處理沼氣，所獲得的產(chǎn)量小，經(jīng)濟(jì)價值比較低，而且處置后直接排放進(jìn)來就會導(dǎo)致環(huán)境的二次污染，可能引起其他平安隱患。另外，單一的慣例好氧生化處置方法，其弊端也是比較明顯的膜技術(shù)的呈現(xiàn)，能夠一定水平上減低難度。PW膜生物反應(yīng)器技術(shù)，主要是由膜組件和生物反應(yīng)器所組成，能夠在一定時間內(nèi)維持較高的MLSS濃度，以及維持較長的SRT時間。并且，因為膜具有隔離的作用，這就使得那些生長速度很慢的硝化細(xì)菌可以有時間在反應(yīng)器里面得到積累，當(dāng)MLSS逐漸提高后，硝化細(xì)菌數(shù)量也在繼續(xù)增加，使得反應(yīng)器硝化能力不時增強(qiáng)，以至于通過膜后，所出的水大多數(shù)是不含有細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等有害物質(zhì)，濁度比較低，完全符合國家規(guī)定的廢水排放的規(guī)范。

3.4重金屬廢水

重金屬廢水污染是造成環(huán)境污染的因素之一。尤其是像電鍍、冶金、礦山等企業(yè)都是重金屬廢水的高產(chǎn)區(qū)。進(jìn)行生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含有鉻、鎳、銅、鎘等金屬離子的廢水。目前國內(nèi)外進(jìn)行重金屬廢水處置的主要方法是液膜法和離子交換法。并且主要回收的酸水中的ZN2+但是難以對NA 2SO4和H2SO4進(jìn)行有效回收。如今的納濾膜技術(shù)能夠確保有90%含重金屬廢水得到有效的回收或者被純化，并且在整個分離的過程中重金屬離子的濃度會隨之逐步加大，甚至是可以達(dá)到回收利用的規(guī)范。條件允許的情況下，甚至還可能分離回收其他離子，例如Ni2+和CD2+

4結(jié)束語

隨著對膜技術(shù)的推廣，又由于該技術(shù)在處置廢水方面的優(yōu)勢，這為未來膜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了機(jī)會．膜技術(shù)的發(fā)展推動了廢水處置的發(fā)展，給予了人們生活生產(chǎn)更多的便當(dāng)。但是近幾年發(fā)展起來的比較年輕的新型技術(shù)，該項技術(shù)仍然還不夠成熟，大規(guī)模工業(yè)化膜分離的例子較少，更多的分離技術(shù)尚處在探索和研究的過程中，有許多存在問題有待解決改進(jìn)，這也是未來膜技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。

電鍍行業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要行業(yè)，電鍍生產(chǎn)過程中會發(fā)生很多電鍍廢水，廢水直接排放會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，給人們健康帶來威脅，排放廢水之前應(yīng)該要加以處理。保守的處置方式是化學(xué)沉淀處置，這種方法會產(chǎn)生其他沉淀污染，而且過濾效果不好。膜分離技術(shù)可以從金屬溶液中分離出各種重金屬離子，將重金屬離子和水溶液分開利用，對很多電鍍水中的價值較高的金屬都能實現(xiàn)高效回收，所以膜分離技術(shù)可以促進(jìn)電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。