含酚废水的正渗透-膜蒸馏分离过程研究

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本文针对煤气化废水中的酚类污染物处理及资源化关键问题,构建“正渗透-微波辅助膜蒸馏”组合工艺,重点探讨运行工艺条件对代表性酚类污染物正渗透、膜蒸馏跨膜传质的影响,探索微波辅助对含酚高盐汲取液膜蒸馏过程的影响。本研究可为煤气化废水达标排放和资源化处理提供技术支持。研究取得创新性研究成果如下:  1.研究考察组合工艺中运行工艺参数对代表性酚类物质(目标污染物)正渗透分离过程的影响规律,并探讨影响机理。与醋酸纤维正渗透膜相比,聚酰胺复合正渗透膜具有较高的产水通量和酚类物质截留率;正渗透过程对目标污染物的截留受电荷排斥效应和空间阻隔效应的共同作用,提高原料液pH值可减小苯酚和间苯二酚的渗透通量,但是,4-正丙基苯酚渗透通量、正渗透的产水通量和反向盐通量未受pH值的影响;随NaCl汲取液浓度的升高,正渗透产水通量呈对数变化,而目标污染物渗透通量、比反向盐通量没有发生明显变化。因此,高原料液pH值和NaCl汲取液浓度有利于正渗透过程对酚类物质的截留。此外,研究还考察模拟煤气化废水正渗透工艺处理效果,研究表明,正渗透工艺对模拟废水中TOC的去除率达到80%以上,随着正渗透过程的进行,截留率略有上升,可能是由于正渗透膜表面污染导致其表面负电性增强所致。  2.采用优化后的溶解扩散模型对正渗透过程中目标污染物渗透通量和产水通量进行理论预测。理论计算值与实验测定值对比发现,理论计算可以很好预测目标污染物的渗透通量和产水通量。且理论公式计算表明,正渗透膜支撑层内严重的浓差极化现象是实际产水通量远低于理论产水通量的主要原因,理论计算可为运行条件的优化、正渗透膜的研发提供技术指导。  3.系统的考察了运行工艺参数对含酚高盐汲取液微波膜蒸馏过程的影响,并分析微波强化传质机理。研究结果表明微波辅助明显强化和稳定膜蒸馏的传质过程,在适当条件下,微波辅助对传质通量强化率可达25.4%。在高pH值条件下,微波辅助可有效缓解膜蒸馏膜表面的膜污染现象。微波辅助对膜蒸馏膜特性影响的研究表明,微波辅助并没有对膜的各项性能造成显著影响。
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