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作者:膜科学与技术时间:2022-10-27 08:51:02阅读数:
含氨废水来源广泛、许多行业包括化工、煤化工、石油、化肥、制药、农药﹑燃煤热电厂、有色和稀有金属冶炼、电子制造和城市垃圾处理等都会产生含氨水溶液或排放含氨废水、其氨浓度从几十到几万mg/L不等。为了保护稀缺的水资源、脱除水溶液或废水中的氨以实现再利用或达标排放日渐重要。根据废水中氨含量的不同所采用的处理方法也不同、但大致可分为生物法、物理法、化学法3类,基于微孔疏水膜组件的PTFE中空纤维气态膜于1982年提出以来一直受到广泛关注。
气态膜法废水脱氨过程相当于把传统的解吸塔和化学吸收塔合二为一、具有传质推动力大、传质面积高、能耗低、操作方便、无二次污染等优点,气态膜法废水脱氨一般采用无机酸水溶液(硫酸、盐酸、硝酸。磷酸等)做吸收液并得到相应铵盐作为副产品。
气态膜法废水脱氨技术已经实现了大规模工业化应用、目前市场上主要采用低成本聚丙烯(PP)中空纤维膜。由于聚四氟乙烯(PTFE)膜具有强疏水性、高孔隙率、耐酸碱、耐氧化、耐高温等优势、近年来常用于气态膜法脱氨研究气态膜法脱氨往往伴有水的渗透蒸馏现象,—般得到浓缩15~30倍的铵盐溶液。若想得到较高浓度的铵盐溶液或者固体铵盐、还需要进行蒸发浓缩甚至结晶、这是一个高投资高耗能的过程。所以在处理一些高温含氨废水比如蒸发冷凝液。某些反应液。精馏塔釜液时、应尽量利用高温下传质系数大的优势、以减少气态膜过程的投资和运行成本、同时得到高温吸收完成液以减少蒸发浓缩的能耗。实际生产中PP膜用于废水脱氨时温度一般不高于45℃、因而在处理高温含氨废水时PTFE膜具有优势。使用PTFE中空纤维膜组件进行气态膜法脱氨、研究各操作条件下的脱氨效果及传质机理、同时对膜组件的操作稳定性进行考察、以期得到高浓度、高温度的硫酸铵水溶液作为副产品、达到低投资低能耗处理高温含氨废水的目的。
高温下气态膜法脱氨过程、通过实验和数学模型的建立系统地研究了各操作条件对气态膜脱氨过程的影响以及 PTFE膜材料用于高温脱氨时的长期稳定性、得到的结论如下:
1)考察温度、料液初始浓度及料液流速对传质
性能影响的实验结果表明、温度对总传质系数K的影响最大、K值随着温度的上升几乎呈指数形式增加;常温下料液浓度和料液流速对K几乎没有影响、而高温下总传质系数K随料液浓度和料液流速的增加而略有增加、这可归结为中和反应热效应。
2)循环实验数据表明、高温操作导致吸收完成液中铵盐富集倍数小幅度的降低、然而高温操作可明显带来气态膜投资减少和后续的吸收完成液浓缩能耗的减少。总体而言、利大于弊。
3)长期稳定性实验表明、在为期3个月的操作过程中、PTFE中空纤维膜组件传质性能稳定、出水氨浓度始终达到国家一级排放标准、能持续得到高浓度、高温度的吸收液完成液、而且膜组件无泄漏现象、膜丝也并无明显腐蚀、堵塞现象、显示了良好的稳定性。因此、PTFE疏水中空纤维膜适用于高温下废水脱氨。
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