膜技术在工业废水处理中的应用研究进展

　　作为一种新型的分离技术，膜分离技术既能对废水进行有效的净化，又能回收一些有用物质，同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点， 因此在废水处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。据估计，2000 年膜技术的世界市场规模已达近20 亿美元的销售额〔1〕。在废水处理中应用的膜分离过程主要有微滤（MF） 、超滤（UF） 、纳滤（NF） 、反渗透（RO） 和电渗析（ ED），它们的分离过程及其传质机理见表1〔2〕。
　　1 含油废水的处理
　　含油废水面广量大， 钢铁工业的压延、金属切削、研磨， 以及石油炼制及管道运输等都产生含油废水， 处理含油废水的目的主要是除油同时去除COD及BOD.膜分离技术在含油废水处理中的研究与应用相当广泛， 主要是采用不同材质的超滤膜和微滤膜来处理。

　　唐燕辉等利用自行设计、组装的膜处理装置，考察了多种制膜方法，实验表明用加压制膜法制备的超滤膜（A4 膜），分离机械加工排放的含油污水时，可以使CODCr 从728.64 mg/L 降至87.8 mg/L，含油质量浓度从5 000 mg/L 降至2.5 mg/L，脱除率分别达到87.95%和99.95%， 分离后排水已达到国家规定的排放标准〔3〕。B. E. Reed 研究了用截留相对分子质量为120 000、表面荷负电和截留相对分子质量为100 000、表面不带电的管式聚亚乙烯氟超滤膜处理含质量分数为0.5%油脂的金属工业废水〔4〕。荷电膜由于高的截留相对分子质量和表面电荷，其平均渗透通量远大于不带电膜。当油脂质量浓度小于50mg/L、总悬浮固体质量浓度小于25 mg/L 时，荷电膜油脂的平均去除率为97%，而不带电膜为98%.两种膜对总悬浮固体的去除率均接近97%.张国胜采用0.2 μm 氧化锆膜处理钢铁厂冷轧乳化液废水，通过对膜的选择、操作参数的考察、过程的优化，获得了满意的结果，膜通量100 L/（m2.h） 时，含油质量浓度从5 000 mg/L 降至10 mg/L 以下，截留率大于99%，透过液中油质量分数小于0.001%，并且该技术已实现了工业化应用〔5〕。张裕嫒用相转化法制备聚砜- Al2O3 复合膜，将Al2O3 微粒填充到聚砜中，并用该复合膜对华北油田北大站外排水砂滤后水样进行了超滤处理，原水的油质量浓度为640 mg/L， 处理后的油质量浓度小于0.5 mg/L，完全符合回注水的要求〔6〕。

膜技术在工业废水处理中的应用

　　2 染料废水的处理
　　目前在染料的工业生产过程中，产生大量的高盐度（ 质量分数大于5%） 、高色度（ 数万至十几万） 、高CODCr（ 数万至十几万）的废水。由于该类废水的BOD5 与CODCr 的比值小于0.4，生物降解性差；同时废水中所含的盐将进一步降低废水的生物降解性，所以生化处理前必需对其进行预处理〔7〕。
　　杨刚等采用CA 卷式纳滤膜进行了二苯乙烯双三嗪型荧光增白染料（NT）水溶液脱盐和浓缩过程的研究。在1.8 MPa 压力下经纳滤膜处理后，NT 染料水溶液中的NaCl 浓度从1.05 mol /L 降到0.049mol /L 以下，NT 浓度从0.14 mol /L 浓缩到0.25 mol /L以上，NT 成分的平均截留率达99.8%〔8 〕。GuohuaChen 等采用ATF50 型纳滤膜对香港的印染废水进行处理，两股原水的COD 分别为14 000 mg /L 和5 430 mg/L，经纳滤后，两股废水的COD 截留率分别达到95%和80%～85%，出水达到了香港的排放标准〔9〕。刘宗义利用卷式反渗透膜处理腈纶丝洗涤废液，进膜废液中己内酰胺单体质量浓度在2 000mg/L以上时，可以使单体含量浓缩10 倍以上，截留率达到80%左右，透过液可作为工艺用水，可节约大量新鲜软水，具有显著的经济效益〔10 〕。郭明远等自制了醋酸纤维素纳滤膜，研究了该纳滤膜对活性艳红、X- 3B 水溶液的分离性能，结果表明，CA 纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料回收〔11〕。
　　3 造纸废水处理
　　造纸废水一般含悬浮物（ 包括无机和有机的）较多，为避免废水污物堵塞薄膜，减少清洗难度和频率，不宜直接用一段膜分离法，最好在膜分离前进行絮凝和常规过滤等预处理。目前对造纸废水的膜分离法的研究已取得实质性进展，并已开始进入工业化阶段。除抄纸废水（ 白水） 用气浮法即可处理外，膜分离法几乎适用于处理所有的制浆造纸废水（ 如机械浆废水、硫酸盐浆漂白碱性废水、涂布废水、亚硫酸盐废液等），特别对漂白废水的毒性、色度和悬浮物的去除有明显效果。
　　4、重金属的废水处理

　　在工业废水中重金属废水占有相当大的比例，如电镀、冶金、化工、电子、矿山等许多工业过程中都会产生含镍、铬、铜、铅、镉等金属离子的废水， 利用膜技术不仅可以使得废水达标排放， 而且可以回收有用物质。
　　许振良等利用3 种单皮层聚醚酰亚胺（ PEI） 中空纤维超滤膜， 对水溶液中重金属离子（ 镉和铅，质量浓度均为100 mg/L）的脱除进行了胶束强化超滤研究〔15〕。在胶束强化超滤（MEUF）过程中，测定了流速、操作压力、表面活性剂（ 十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠）与浓度对超滤膜分离重金属离子性能的影响，结果表明，镉和铅的截留率可达99.0%以上，渗透通量可达1.83 ×10- 10 m3 /（m2.s.Pa）同时，对聚电解质（ 羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠）在MEUF 中的应用也进行了研究。R. J. Lahiere 等报道了采用陶瓷膜处理废水中的重金属离子，方法是用碱中和使之形成氢氧化物沉淀，通过0.8 μm 和1.4μm 两种孔径膜的两级过滤，使重金属氢氧化物质量分数从0.012%下降到0.000 2%以下，并把悬浮液浓缩至15%～20%〔16〕。X. Chai 采用RO 膜对含铜废水进行研究，当进水铜质量浓度340 mg/L 时，透过液中铜质量浓度小于4 mg/L，去除率接近99%〔17〕。

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