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真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究.pdf

真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究

hanshioo1
2011-07-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究pdf》,可适用于工程科技领域

第卷第期年月水处理技术TECHNOIoGYOFWATERTREATMENTV.No.Apr.真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究王树立李贝贝武雪红赵书华李恩田(江苏工业学院江苏省油气储运技术重点实验室江苏常州)擅蔓:采用聚四氟乙稀(P下E)膜和聚偏氟乙稀(PVDF)中空纤维微孔膜组件对舍甲醛废水进行膜蒸馏处理研究影响甲醛通量的诸因素如料液温度、浓度、流速等通过试验得出用PTFE膜和PVDF膜处理甲醛废水的最佳条件即PvDF膜的膜分离效率在℃达到最大值为.‰而PTFE膜在℃达到最大值为.%.由于唧膜的疏水性较PvDF膜强因此在相同进料条件下PTFE膜分离效率和离子去除率都较PVDF膜高。料液温度为℃PTFE膜的膜通量约为×lcrkg·In·h.采用膜蒸溜法浓度高达O.mg·n止‘的甲醛废水溶液经处理后可降至.mg·mL以下达到国家规定的排放标准。关键词:膜蒸馏甲醛废水中图分类号:TQ.x.文献标识码:A文章编号ll.()..含甲醛的废水主要来自有机合成、合成橡胶、油漆和涂料、塑料、制革、纺织以及木材粘合剂等的生产过程。此外也可来自内燃机的废气、发电厂烟气等。甲醛对人和温血动物的毒性很强它能刺激皮肤易引起皮炎易产生呼吸道感染、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常等Ⅲ对人的致死最为mg·k。如果人类长期饮用被甲醛污染的水源会引发头昏、贫血以及各种神经系统疾病。生活饮用水和生活用水中的最高允许浓度为.lmg·L.渔业用水中甲醛最高允许浓度为.lmg·L。甲醛能与微生物体内的蛋白质、DNA、RNA直接起反应导致微生物死产或抑制其生物活性。超过mg·L.后微生物活性几乎完全受到抑制所以高浓度甲醛不适合用生物法处理且甲醛溶液形态为真溶液混凝工艺也难以奏效【】。目前处理甲醛废水的方法主要有芬顿法、光催化氧化法、高级氧化法、吹脱法、氧化.吸附法等就目前的研究进展来看一般都是将高级氧化处理作为工业有机废水的预处理技术使用将有机物浓度降伞较低范围而后再辅以适当的后续处理方法。但总的来说运行费用过高、氧化剂消耗量大等缺点使其普遍应用受到限制。积极开发新型处理方法有重要意义。膜蒸馏(Membranedistill“on简称MD)是近几十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术。这种技术基于膜两侧水蒸气压力差的作用热侧的水蒸气通过膜孔进入冷侧然后在冷侧冷凝下来这个过程同常规蒸馏中的蒸发.传递.冷凝过程一样。与其他膜分离过程相比膜蒸馏具有可在常压和稍高于常温的条件下进行分离的独特优点可以充分利用太阳能、工业余热和废热等低价能源且设备简单、操作方便可用于海水和苦咸水淡化、超纯水制备、浓缩水溶液以及医药、环保等诸多方面所以膜蒸馏技术的发展越来越引起人们的重视∞。近年来膜蒸馏分离技术用于废水处理的研究报道较多可用于处理被染料污染的纺织废水、被牛磺酸污染的制药废水、含重金属的工业废水及含低量放射性元素的化学废水等。如采用中空纤维膜蒸馏技术对含酚废水进行了研究浓度尚达斗g·mL。的苯酚经处理可降至“g·mL。以下苯酚的去除率可达%以上翔。用减压膜蒸馏技术处理丙烯腈废水废水中丙烯腈的去除率在%以上出水浓度低于g·mL~达到排放要求。这一试验结果显示了VMD在挥发性有机污染物的处理方面将会有霞要的作用。研究采用膜蒸馏方法进行甲醛废水处理为含甲醛废水的处理提供一种新的方法。可以预见膜蒸馏技术住废水处理中的将发挥巨大的作用。收稿日期:..】基金项目:江苏省科技厅资助项日(Bs)作者简介:王树立(.)男教授研究方向为资源与环境联系电话:lOE.nlail:wsIjpu.cdu.∞.万方数据王树立等真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究试验部分.试验装置和器材.试验装置:GCll型色谱仪问mP.型温度传感器输出~rnA量程O~℃精度.%京昆仑海岸传感技术中心换热罐y为.m常温常压常州化工设备有限公司精密压力表上海自动化仪器股份有限公司QDLF.型滑片泵流量m.h一扬程为m转速为r·min上海东泉泵页有限公司XA型旋片式真空泵编号为l真空极限为×之Pa转速r·min一抽气速率为L·s一电机功率为.kw上海华盛真空设备厂液罐y为O.m最高工作压力为常压常温常州化工设备有限公司智能涡轮流量计~m.h一。试验用膜组件结构和相关参数见表试验工艺流程如图所示。甲醛图试验流程Fig.Flowchanofexperimentpmcc龉.废水水质及试验方法某制药有限公司是生产医药原料中间体和成品药的高科技制药企业其生产废水主要来自厂内的原料车问和制剂车间废水中主要的污染物为甲醛含量为mg·LCOD为lmg·L还有少量葡萄糖、淀粉和柠檬酸钠等有机物。甲醛的存在抑制了微生物的生长和繁殖采用传统的生化法很难使出水达到二级排放标准。为了能够得出甲醛浓度对分离效果的影响甲醛废水中加入适量甲醛配制出不同浓度的甲醛废水。在含甲醛废水经过流量计由换热器加热到预定温度进入膜接触器管程由于膜是疏水膜水被截留在料液侧甲醛在膜表面汽化通过膜孔进入减压侧经过冷凝器冷凝在气液分离器中与不凝性气体分离后被回收完成甲醛从水溶液中的分离。在膜两侧甲醛浓度(蒸汽压)差的推动下遵循亨利定律甲醛在膜界面蒸发并沿膜微孔向真空室扩散。进入真空室的甲醛蒸汽立即由真空泵抽走使膜两侧始终存在着一个甲醛蒸汽压差废水中的甲醛就源源不断的被提取出来。甲醛蒸汽到到达冷侧经冷凝器冷凝进入真宅收集罐间收甲醛。.试验过程及表征参数的测定工艺参数设计:进料液温度选、、、、℃进料流量为O.~O.m.h~。进料甲醛浓度调节为~mg·L。冷侧压力为.l(Pa。用电导率仪、酸度计、色谱仪分别测定进料、出料的电导率、pH和浓度。对化工废水膜分离过程试验结果衡量指标有膜通量J(kg·m之.h‘)和传质系数K(cm·s。)甲醛去除率田:户暑()ln(拿):擎()Lly式中:形为馏出液质量kgA为膜有效面积mco为溶液中甲醛的起始浓度kg·Lct为溶液中甲醛f时刻的瞬时浓度kg·Ly为挥发性物质溶液的体积L。叼=型壁鞴罐耀堕堕%()结果与讨论.进料温度对膜通量和传质系数的影响膜通量与进料温度的关系如图所示。由图可知膜通母随着进料温度的增大而增大。这是因为在操作条件甲醛废水中易挥发组分为水。过程的推动力取决于膜两侧水蒸汽压差。进料温度越高热侧溶液的饱和水蒸汽压越大过程推动力就越大因而膜通、茕就越大。并且在相同的条件下PTFE膜的通鼍较PvDF膜通量小。由图可知进料温度与膜通量关系式与Arhenius关系式相接近由此可得出两种膜在VMD过程中表现出来的表观活化能有差异PVDF膜的表观活化能较PTFE膜小。膜材料的物理化学性质对VMD过程的表观活化能有一定的影响。表l徽孔膜参数TablelCharacteristicsofmicro行ltrationmembmlle万方数据水处理技术第卷第期■●叩g●堂呷呈×、删蚓型圈进料温度与膜通量关系Fig.lklationshjpbet、veenfbcdtempemm陀锄dflllx、强”}l图ln乒/’的关系Fig.Relatio璐hipbct、ve∞lIu锄dr.进料温度对分离效率及截留率的影响进料温度对分离效率的影响如图所示。由图可知随着进料温度的增加PⅥ)F膜的膜分离效率在℃达到最人值为.%:而PTFE膜在℃达到最大值为.%。由于PTFE膜的疏水性较PVDF膜强因此在相同进料条件下PTFE膜分离效率和离子去除率都较PⅥ)F膜高。lnn矿·.l/(尺卜.()n.P吨一.怛砂}.()母\爸ir笾酴温度/℃图进料温度与甲醛去除率的关系Fig.Relationshipbet、veenfbedtemperan睇狮dfo肿aIdchydereInoVal由图、图可知随着进料温度的继续升高过程的传质系数增大过程的膜通量继续增加但甲醛的去除率逐步降低。这是因为随着进料温度的增高PVDF膜分离甲醛废水过程的浓度也上升馏出液电导率增强。当进料温度升高到℃时PVDF膜的甲醛去除率降到%左右。进料温度升高过程的能量消耗乙●皇台一×辽图进料温度与传质系数的关系Fig.Relationshipbet、veenfjcdtempcran鹏雒dmass㈣sf毫rcoe币cient温度/℃图进料温度与馏出液甲醛含量的关系Fig.RelationshipbetweefbedtelTIpe眦ureanddistillingfbnTlaldehyde也明显增加因而综合考虑经济和环保等各方面因素标称孔径.斗m的PVDF膜处理含甲醛废水的适宜进料温度为℃而标称孔径为O.“m的PTFE膜处理含甲醛废水的适宜进料温度为℃。在所研究的温度范围内PTFE膜的馏出液中的甲醛浓度都低于mg·L而PVDF膜馏出液中的甲醛浓度随进料温度的变化较大随着进料温度的增高馏出液中甲醛的浓度有所上升。进料pH维持在.O~.由图可知两种膜的pH均在.~.之间。当进料温度为~℃时由PVDF膜得到的馏出液其pH为.左右。由PTFE膜得到的馏出液的pH在.~.O之间。这表明vMD法处理碱性条件下的含甲醛废水具有进一步研究开发价值。Z△疑二:妊温度/℃图进料温度与馏出液pH的关系Fig.Relatjonshipbetwecnfccdtcmperanlre卸dpHindistiIIingfonllakIchy如∞∞鲫加∞∞∞∞加m"如巧加博mO...暑uI世爱龌}鬓芏器万方数据王树立等真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究.进料浓度对膜通量和传质系数的影响温度℃时进料浓度对膜通蹙的影响如图所示。由图可知对PTFE膜而言在较高的进料浓度下对膜通量影响大些。■●叩E●堂×血|:圈型浓度mg·L.图进料浓度对膜通量的影响Fig.Eff&toffbcdconcen仃ationonn似温度在℃时的进料浓度对传质系数的影响如图所示。结果表明进料浓度增加传质系数在%范围内波动也就是说料液浓度对传质系数影响不大。々∞●£咛×辽图进料浓度对传质系数的影响Fi晷E行&tOffeedconcentmti伽∞m嚣stra地衙c∞f右ci锄t.甲醛回收在每个工况的试验中都通过图l工艺流程中的回收装置对甲醛进行回收得到质量浓度为%~%的甲醛溶液平均回收率达%。结论通过膜蒸馏的试验研究得出了膜蒸馏方法处理甲醛废水的操作条件与传质系数、膜通量、分离效率的优化关系。膜蒸馏传质系数在.×击m·s。以上。通过试验研究和对比分析得出聚四氟乙烯膜更适合膜蒸馏法分离甲醛废水。膜蒸馏法分离甲醛废水可以有效的回收甲醛回收率达%以上实现资源化利用。通过对膜蒸馏法分离甲醛废水的试验研究可认为该技术适用于处理含甲醛较高、中温、油性污染物含量较低的废水否则将会造成永久性膜污染传质效率不易恢复。真空膜蒸馏法作为一种水处理技术将会在含甲醛废水处理的实际应用方面发挥重要的作用。参考文献:【l】吴超飞壬刚杨波等.催化氧化法处理含甲醛毒性有机废水的T程试验【J】.环境工程():.【】韩笑夏代宽.F朋ton试剂处理苯酚和甲醛废水的研究【J.硫磷设计与粉体工程:.【】马润宁.膜蒸馏技术的回顾与展单【J】.天津城巾.建设学报():一.【】PIlaI扭r锄awkJJ证I诅姗on凡FhneAG.Eff酏tofpor鹤i嚣dis.砸bution锄dairfl呱∞m酗stransponindirectcontactm锄一b姗edislillation【J】.JM锄brSci.():·.【】唐娜刘家祺马进环.用丁|膜蒸馏的膜材料的现状田.化工进展():.【】李贝贝张元秀王树寺.膜蒸馏和膜吸收技术现状及发展【J】.化工科技():..【】张风君等.膜蒸馏法处理污水中酚的研究【J】.水处理技术。():.弧EA’n五ENTOFWASTFⅣA’rERC邮ADm呵GFORMAIDEHYI)EBYVACI兀MNⅡ帅RANEDIS江ⅡI。AT卫ONWANGshu.iLlBei.bei、ⅣUX∞hon磊HAOShu.h岫。LIEn.ti柏t‰L曲。心oq西豇乳铲让oilG毋stom字蕊an帆叩orthch懒。脚KP。|笋泓hR论Un幻e礴ily’c姗h能lolChim、^l髓陡The瞅∞valoff舯aldchyde散mw勰te、valerw弱carriedoutbyvacu哪menlb啪edistiIlati∞(ⅥⅥD)砌lmicmp∞啮polypropyl印e盯FEPVDFm啪b瑚e.TheeffbctoffbcdtempemtlIrem髂sconcentrati∞nowmteandvacuumsidepI磷湛u伸佣pI舢∞tionnuxand岣ecti∞w勰snldicd.Theoptim啪exp甜m如talconditionsare∞folIows:PVDFmemb瑚es印啪ti∞e衔ci∞cyofmefilmiII℃∽hievem戤im啪vaI∞f.or.%、巾ilettIeprrFEmemb啪eat℃loachievem料im啪val∞foI·.%.Bccau踞tllehydrophobicofPrFEmell曲mneisbetterth卸PVDFm啪brane锄dtIlcrcfbfethe鲫efbcdconditionsmEm锄bfane辩paratione伍cie玳y锄dionremoval豫tchighertll锄PVDFm伽b舢e.F∞dtcIllpc船tIl地of℃PTFEm锄br锄enuxisabout×l矿kg·m。.h~.byvacuumm锄b删”di鲥¨ati叩(vMD)thec∞c即tra“∞ofuptoO.mg·mL.∞luti∞offo咖aldehyde仃eatcdwastewat盯canbereducodto.mg·mL.‘followiIIgtotbegtate’s锄i醛ionstan出lr出.K自础:m砌b舢edistillati∞fo哪aldehydewastcwaler万方数据真空膜蒸馏法处理含甲醛废水试验研究作者:王树立李贝贝武雪红赵书华李恩田WANGShuliLIBeibeiWUXuehongZHAOShuhuaLIEntian作者单位:江苏工业学院,江苏省油气储运技术重点实验室,江苏,常州,刊名:水处理技术英文刊名:TECHNOLOGYOFWATERTREATMENT年卷(期):()被引用次数:次参考文献(条)吴超飞王刚杨波催化氧化法处理含甲醛毒性有机废水的工程试验期刊论文环境工程()韩笑夏代宽Fenton试剂处理苯酚和甲醛废水的研究期刊论文硫磷设计与粉体工程()马润宇膜蒸馏技术的回顾与展望期刊论文天津城市建设学院学报()PhattaranawkJJwatananonRFaneAGEffectofporesizedistributionandairfluxonmasstransportindirectcontactmembrahedistillation()唐娜刘家祺马进环用于膜蒸馏的膜材料的现状期刊论文化工进展()李贝贝张元秀王树立膜蒸馏和膜吸收技术现状及发展期刊论文化工科技()张凤君膜蒸馏法处理污水中酚的研究期刊论文水处理技术()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalscljsaspx授权使用:上海海事大学(wflshyxy)授权号:cbffaecee下载时间:年月日

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