膜法处理高浓度卤水工艺研究

论文摘要

纳滤膜是一种新型的膜,其特性介于超滤和反渗透之间。具有选择透过性的特点,截留二价离子而使一价离子通过。它的应用范围十分广泛,包括水处理,石油化工,食品加工等多个领域。纳滤膜处理高浓度卤水脱硝过程相对目前存在的几种脱硝方法,如冷冻法,氯化钡法等,不仅仅在工艺的环保,绿色,安全等多个方面,同样在成本上都具有优势。本课题在采用自配浓度盐水的基础上,分别选用美国海德能公司HNF40-4040, HNF90-4040对纳滤膜脱硝过程进行膜性能研究。对两种膜类型进行单因素实验,把影响膜分离性能的操作因素分为操作压力、实验温度、料液浓度三种,再选用不同的工况进行实验。结果表明,操作压力,料液浓度和温度对膜通量各有不同影响,其中加大操作压力或升高实验温度,膜通量将增大；而料液浓度越高,则膜通量越小。对截留率影响显著的是压力因素,提高压力,截留率升高；提高料液浓度,截留率降低,提高温度,截留率有一定的波动,略呈下降之势。本课题采用江苏淮安某盐井矿卤水,对比NF40-4040膜和NF90-4040膜脱硝效果。其中原料液通过NF40-4040膜两级纳滤处理后,在0.8MPa,1.0MPa,1.2MPa,1.4MPa,1.6MPa五个压力条件下S042-浓度分别为0.4834%,0.4357%,0.3571%,0.3031%,0.2518%,NF90-4040膜在同样条件下得0.2301%,0.2023%,0.1482%,0.1045%,0.0948%的S042-浓度。实验结果表明,压力在超过1.0MPa的条件下NF40-4040膜与NF90-4040膜得到的产水均能达到脱硝目的；同样压力条件下NF40-4040膜对氯离子的截留率更低,具有更高的膜通量,更适合工艺需求。本课题探讨了膜污染对膜通量的影响,实验发现,利用纯水对膜进行清洗短时间内能够恢复通量,但在操作时间增加后,其清洗效果基本不起作用；利用化学试剂清洗则几乎能使膜通量完全恢复。通过实验结果,最后本课题选定NF40-4040膜设计了纳滤膜处理高浓度卤水脱硝过程工艺路线,找出了最佳操作参数,确定了膜污染周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 膜分离技术
• 1.3 纳滤膜概述
• 1.3.1 纳滤膜的应用
• 1.4 硫酸根脱除方法的研究现状
• 1.5 本课题的主要研究内容及意义
• 2 纳滤膜脱硝的基本理论
• 2.1 纳滤膜的性能表征
• 2.2 纳滤膜的传质模型
• 2.3 纳滤膜脱硝原理及其应用
• 3 实验研究及结果分析
• 3.1 主要实验方案
• 3.2 主要实验装置
• 3.2.1 膜组件
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 测量仪器药品
• 3.2.4 分析方法
• 3.3 实验操作条件对实验结果的影响
• 3.3.1 纯水通量与压力之间的关系
• 3.3.2 操作因素与截留率和膜通量之间的关系
• 3.4 本章小结
• 4 膜污染及其控制
• 4.1 膜污染的原因
• 4.2 膜污染的控制
• 4.3 膜清洗实验
• 4.3.1 清洗方案
• 4.4 本章小结
• 5 工艺路线的确定
• 5.1 预处理
• 5.1.1 实验条件
• 5.2 纳滤膜的优化选择
• 5.2.1 NF40-4040膜的脱硝实验
• 5.2.2 NF90-4040膜的脱硝实验
• 5.2.3 NF40-4040膜与NF90-4040膜的比较
• 5.2.4 结论
• 5.3 工艺路线图的建立
• 5.3.1 工艺参数的确定
• 5.3.2 工艺路线图的确定
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 9 致谢