论文部分内容阅读
反渗透(RO)是一种高效、节能、环保的膜分离技术。迄今为止，反渗透技术的应用已扩展到海水淡化、生物制剂的分离浓缩以及工业废水处理等方面。反渗透膜对溶质具有高效截留性能，膜面浓差极化现象较严重，膜污染成为主要的工艺问题。针对这一问题，主要解决方法有控制进水水质、设计合理的膜分离工艺及投加适量的阻垢剂等。基于环境污染的压力，环境友好型阻垢剂的合成及性能评价成为人们研究的热点，阻垢剂在工业领域实际应用也越来越普遍。 造纸废水具有水量大，浊度高、SS和COD量高，组成复杂，降解困难等特点。造纸废水处理技术以物理法、生物化学法、高级氧化法等为主，随着膜技术的推广应用，超滤、纳滤也加入到造纸废水处理技术的行列，成为造纸废水技术重要的组成部分。人们大多采用超滤技术与物理化学法耦合，去除废水中的悬浮物，降低浊度、COD、SS等，而反渗透分离技术应用于造纸废水回用的报道较少。反渗透过程中易出现结垢现象，常见的控制方法就是投加适量的阻垢剂。主要工作及结论如下: 采用红外光谱仪、电感耦合等离子发射光谱仪、热重分析仪对阻垢剂PC191、MDC150进行表征，静态实验法评定阻垢剂对CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4的阻垢性能，同时考察阳离子浓度和恒温时间对阻垢剂性能的影响。研究结果表明:(1)两种阻垢剂均含有-OH、C=O、-SO3H、-COOH等基团，阻垢剂中钠、钾和磷含量较高，结合红外分析可知阻垢剂PC191和MDC150中可能含有机磷酸盐（酯）或无机磷酸盐（酯）类物质。(2)温度为200℃以下，PC191、MDC150表现出良好的耐热性能。(3)PC191、MDC150的剂量为2-6mg/L，阻垢剂对难溶盐的阻垢率大小比较:η(CaCO3)＞η(CaSO4)＞η(SrSO4)＞η(BaSO4)，阻垢剂剂量大干8mg/L时，CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4的阻垢率能达到90％左右。(4)CaCO3、 CaSO4的阻垢率随时间变化较明显，BaSO4、 SrSO4阻垢率随时间变化较小。(5)增大阳离子浓度，阻垢率均减小。 考察阻垢剂的加入对无机盐晶体的影响，采用X射线衍射仪、粒径分析仪、冷场发射扫描电镜对盐垢进行表征。研究结果表明:(1)加入阻垢剂后，CaCO3的晶型由方解石变成球霰石和文石的混合晶型，CaSO4、BaSO4、 SrSO4衍射峰也有明显变化。(2)CaCO3、CaSO4、BaSO4粒径减少2-9μm，SrSO4粒径增大2-3μm。(3)CaCO3，CaSO4，SrSO4形貌均发生明显变化，粗糙度增大，结构不规整，颗粒大小不均匀，BaSO4形貌无明显变化，颗粒大小均匀。 采用反渗透膜浓缩造纸废水，选用GE公司的Winflows软件模拟RO过程，选择阻垢剂类型，软件计算出投加剂量，考察阻垢剂对膜分离性能的影响。研究结果表明:(1)阻垢剂剂量为5mg/L时，通量衰减较缓慢。阻垢剂剂量为8mg/L时，通量衰减较快，且截留率明显升高。(2)阻垢剂为5mg/L时，加入PC191后Ca2+、Ba2+、Sr2+三种离子的允许浓度均大于MDC150，沉积垢的量为最小值。(3)SEM表征发现，加入阻垢剂后RO膜面有污染物。(4)采用XRD表征发现垢的主要成分为CaCO3，由于其他物质的存在，结晶垢的形貌与纯CaCO3存在明显差异。沉积的垢为大小均匀的颗粒堆积而成，且表面光滑。加入阻垢剂后，垢为表面粗糙的片状堆积而成。