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近年来,随着膜分离技术的发展,膜蒸馏技术日益突现出其在水处理方面的特点和优势,其中减压膜蒸馏因具有通量大的优点而得到广泛的研究。但与此同时,膜蒸馏过程中的膜污染问题,严重制约了膜蒸馏技术的工业化应用。目前,关于膜蒸馏运行的操作条件和膜及组件性能参数的研究都比较广泛,但从料液性质角度研究不同污染物质对膜蒸馏性能的影响还尚不多见。本文为了考察料液特性对膜蒸馏过程中膜污染及膜亲水化的影响,选取了铁、表面活性剂和缓蚀阻垢剂三类污染物质,分别研究了三种类型污染物的料液对膜蒸馏性能及膜污染膜亲水化的影响。
采用自制PVDF疏水性中空纤维膜组件对模拟含铁废水进行减压膜蒸馏处理,研究料液中铁的浓度、pH以及含盐率对膜蒸馏过程的影响。通过监测膜蒸馏实验前后膜丝内表面形貌、元素组成及接触角变化,对膜蒸馏过程中的膜污染及膜亲水化现象进行初步探讨。膜蒸馏正交实验结果表明:铁浓度、pH值及含盐率对膜通量的衰减均有显著影响;而且,三种因素对膜蒸馏性能的影响强弱不一,其中pH因素影响最大,铁浓度次之,含盐率最小;膜蒸馏实验后膜表面生成了淡黄色的结晶污染层影响了膜通量的衰减,元素组成中出现了新元素Na和Fe,而且疏水性能有下降趋势。
采用自制PVDF疏水性中空纤维膜组件对模拟表面活性剂废水进行减压膜蒸馏处理,通过不同浓度阴阳离子表面活性剂的恒浓度和浓缩膜蒸馏实验,监测膜蒸馏实验前后膜丝内表面形貌、元素组成及接触角变化,对膜蒸馏过程中的膜污染及膜亲水化现象进行初步探讨。结果表明,对于恒浓度实验,1000mg/L的LAS料液可正常进行膜蒸馏8h,8h后发生严重的膜亲水化现象。对于浓缩实验,十二烷基苯磺酸钠200mg/L可耐受浓缩至4倍,之后可以看到明显的亲水化现象;阳离子表面活性剂氯代十六烷基吡啶,实验膜组件可耐受20mg/L浓缩至3倍不发生亲水化现象,之后其膜通量和产水电导率均显著增加。
通过比较HEDP和EDTMPS两种缓蚀阻垢剂的阻垢性能,料液中100mg/LCa2+,两种药剂的最佳投药量分别为0.3mg/L和2mg/L,并在CaCO3溶液中加入适量的缓蚀阻垢剂进行了膜蒸馏实验,考察了两种缓蚀阻垢剂对膜蒸馏性能的影响。结果发现:在CaCO3料液中加入0.3mg/L的HEDP后,料液浊度显著下降,膜蒸馏初始通量显著提高。