高含盐模拟废水的膜分离试验研究

高含盐模拟废水的膜分离试验研究

高盐废水是指总含盐量超过1%的废水。主要来源于造纸、印花、化工和石油天然气的生产过程。这种方法是广泛的，水量逐年增加。1材料和方法1.1试验材料1.1.1nf膜和ro膜元件的表征分离膜采用杭州海纳环保技术有限公司生产的聚酰胺复合NF膜元件(NF50)和RO膜元件(50-ULP)。其平均脱盐率(公称值)分别为50%和91%，有效过滤面积分别为0.37m1.1.2预处理前后水质指标测定本试验是在校区人工湖湖水的基础上，添加葡萄糖、磷酸二氢钠和乙酸铵配制成一定浓度的人工废水。然后，经0.01μm超滤膜预过滤后，将其作为试验原水，各项水质指标的实测值如表1所示。无机盐使用氯化钠和氯化钙进行调节。1.2分离试验及运行结果膜分离试验使用自制的小试装置，如图1所示。该装置由原水箱、增压泵、膜组件、阀门及压力计等构成。通过调节浓水阀开度，可实现死端操作和横流过滤两种运行方式。在室温条件下，本研究采用横流过滤方式分别进行膜分离试验。另外，膜分离试验前后均用蒸馏水对膜进行循环清洗，并确认其纯水通量，纯水通量恢复至初始值的90%以上，则视为清洗干净。取5L模拟人工废水置于原水箱作为试验原水。分离试验开始前，先运行试验装置约10min，将膜元件出水侧的清洗水排出。之后，调节进水压力至0.38MPa，浓水循环至原水箱，10min后分别取原水和膜出水水样，之后依次按设定时间取水样待测，分别测定原水和膜出水中的电导率。为使原水浓度尽可能保持稳定，本试验将测定用水样外的膜出水返回原水箱。本试验的膜通量为：=式中：膜脱盐率(=[1-(式中：2结果与讨论2.1ph对膜脱盐效果的影响在不同pH条件下，本研究选用两种无机盐(0.05mol/LNaCl和0.05mol/LCaCl由图2可知，pH条件对NF膜及RO膜的脱盐效果均有影响。在pH=3条件下，本试验的NF膜及RO膜对NaCl和CaCl2.2盐浓度对膜通量和脱盐率的影响在pH=7条件下，分别调节水中NaCl浓度进行膜分离试验，探讨其对NF膜和RO膜的分离性能影响。分离过程中的膜通量(由图3可知，在本试验设定的时间范围内，两种膜的出水通量都比较稳定，随着进水中盐浓度的上升，膜通量呈下降趋势。在相同盐浓度条件下，NF膜的出水通量均高于RO膜。另外，RO膜的出水通量对盐浓度变化更为敏感，进水盐浓度0.05mol/L的平均膜通量与0.001mol/L相比下降了71.2%，而相同条件下的NF膜的平均出水通量仅下降24.0%。结合两种膜的脱盐率变化(见图4)来看，RO膜的脱盐率均大于NF膜，因此RO膜的两侧盐浓度差也大于NF膜。由于渗透压是水中所含电解质或非电解质溶质浓度的函数由图4可知，在本试验设定的时间范围内，两种膜的脱盐率都比较稳定，随着进水盐浓度的上升，膜脱盐率有所下降。在相同盐浓度条件下，RO膜的脱盐率均高于NF膜。另外，NF膜脱盐率对盐浓度变化更为敏感，进水盐浓度0.05mol/L的平均膜脱盐率与0.001mol/L相比下降了63.5%，而相同条件下的RO膜平均脱盐率仅下降5.0%。虽然随着进水含盐量的增加，膜透盐量也会增加，膜通量逐渐下降(见图3)时的膜脱盐率也有所下降，但是，从两种膜的脱盐率对盐浓度变化的敏感度来看，为保证膜出水水质的稳定，选择合适的膜品种尤为重要。本试验的3种盐浓度与膜平均通量及平均脱盐率之间的关系如图5所示。从该图可知，因进水含盐量增加和出水膜通量下降，两种膜的平均脱盐率均有所下降，但NF膜的脱盐率下降幅度大于RO膜。另外，因渗透压的上升使膜分离的纯驱动力下降，膜平均通量均有所下降，但脱盐性能高的RO膜的膜通量下降幅度大于NF膜。3膜的脱盐率和膜通量在pH≥5的条件下，本试验采用的RO膜对单价盐和二价盐的脱盐率均可超过85%，NF膜对二价盐的脱盐率可超过70%，但单价盐的脱盐率呈低值。在pH=3的条件下，两种膜的脱盐率均有所下降。在膜分离过程中，两种膜的膜通量随进