無機膜在工業廢水處理中的應用與展望
來源：江蘇久吾高科技股(gu)份有限公司 閱(yue)讀：2857 更新時間：2009-08-10 17:10無機膜具有耐(nai)高溫、耐(nai)強(qiang)(qiang)酸強(qiang)(qiang)堿和(he)有機溶劑、耐(nai)微生(sheng)物(wu)侵蝕、機械強(qiang)(qiang)度高、孔徑分(fen)布(bu)窄等突出(chu)優點，發(fa)展(zhan)十分(fen)迅(xun)速(su)，已占膜市場的(de)10%，并以年增長35%的(de)速(su)度發(fa)展(zhan)著，現已在(zai)化(hua)學(xue)與石油化(hua)工、食(shi)品、生(sheng)物(wu)和(he)醫(yi)藥等領(ling)域獲(huo)得成(cheng)功的(de)應用(yong)。不(bu)僅如(ru)此，無機膜將在(zai)人(ren)類面臨的(de)能(neng)源、資源、環境和(he)健康等重要領(ling)域發(fa)揮關鍵(jian)作用(yong)，引起了(le)國內(nei)外(wai)的(de)廣泛關注。
就人(ren)類面(mian)臨的(de)水(shui)(shui)資(zi)源而言，無(wu)機膜(mo)(mo)同樣能(neng)夠(gou)發揮重要作用(yong)(yong)(yong)(yong)。陶瓷(ci)(ci)微濾(lv)膜(mo)(mo)和陶瓷(ci)(ci)超濾(lv)膜(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)(chu)理地表(biao)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)備飲用(yong)(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)已在(zai)歐洲(zhou)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)多年，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)陶瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)與(yu)吸附技術(shu)的(de)集成凈(jing)水(shui)(shui)技術(shu)已在(zai)我國應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)3年，陶瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)制(zhi)(zhi)備的(de)集團式的(de)凈(jing)水(shui)(shui)器和家用(yong)(yong)(yong)(yong)凈(jing)水(shui)(shui)器可(ke)以(yi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)加熱的(de)方法進行消毒處(chu)(chu)(chu)(chu)理，具有(you)廣闊的(de)發展前景。從材料(liao)特點考慮，無(wu)機膜(mo)(mo)在(zai)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理領域應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)主要方向是(shi)廢水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理。
無機(ji)膜可以(yi)在苛刻的(de)條件下進行(xing)長期穩定的(de)分(fen)離(li)操作，特(te)別(bie)適(shi)合工(gong)業(ye)廢(fei)水的(de)處(chu)理(li)。目前無機(ji)膜在廢(fei)水處(chu)理(li)方面主要涉(she)及含油廢(fei)水處(chu)理(li)、化工(gong)及石化廢(fei)水處(chu)理(li)、紡織廢(fei)水處(chu)理(li)、生活污水處(chu)理(li)、放(fang)射性(xing)廢(fei)水處(chu)理(li)等領域。
1 無機膜在(zai)含油廢(fei)水處理(li)中(zhong)的應用
在工業生(sheng)產(chan)中(zhong)含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)來源極(ji)(ji)為(wei)廣(guang)泛，如油(you)田采(cai)出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)、金屬表面(mian)的(de)(de)(de)清洗(xi)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)、石油(you)化(hua)(hua)工生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)(de)(de)含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)、金屬切削研(yan)磨所用(yong)的(de)(de)(de)潤(run)滑劑廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)、鋼鐵廠冷軋乳(ru)化(hua)(hua)液廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)等。這些廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)若直接(jie)排放，將嚴重(zhong)污(wu)染環境。由于含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)往(wang)往(wang)具有難降解、易乳(ru)化(hua)(hua)等特點(dian)，用(yong)一(yi)般的(de)(de)(de)方(fang)法處(chu)(chu)理(li)難以(yi)(yi)得到理(li)想的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)效(xiao)果。油(you)在水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)分散情況(kuang)可以(yi)(yi)分為(wei)游離態(tai)、乳(ru)化(hua)(hua)態(tai)和溶解態(tai)，無(wu)(wu)機膜可以(yi)(yi)用(yong)于處(chu)(chu)理(li)游離態(tai)和乳(ru)化(hua)(hua)態(tai)的(de)(de)(de)含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)。無(wu)(wu)機膜處(chu)(chu)理(li)含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)具有操作穩(wen)定、出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)好(hao)、占地(di)面(mian)積(ji)小、擴建方(fang)便(bian)、正常工作時不消(xiao)耗化(hua)(hua)學藥劑、不產(chan)生(sheng)新的(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)以(yi)(yi)及回收油(you)質(zhi)量比較(jiao)好(hao)等優點(dian)，在含(han)(han)油(you)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)已日益(yi)顯示出(chu)極(ji)(ji)強的(de)(de)(de)競爭力。
1.1 油田采出水
油(you)田(tian)(tian)采出(chu)水(shui)是原油(you)初加(jia)工過(guo)程的(de)產(chan)(chan)物，全國(guo)每年大(da)約有(you)(you)5億噸的(de)油(you)田(tian)(tian)采出(chu)水(shui)需要(yao)處(chu)理(li)，一般這些(xie)采出(chu)水(shui)經過(guo)處(chu)理(li)后絕大(da)部分(fen)用于回(hui)注油(you)層，既解(jie)(jie)決了注水(shui)水(shui)源問(wen)題又保(bao)護了環境(jing)。我國(guo)已開(kai)發的(de)陸(lu)上(shang)油(you)田(tian)(tian)中(zhong)低(di)(di)滲(shen)(shen)透(tou)油(you)田(tian)(tian)約占10%，并已探明儲量(liang)中(zhong)有(you)(you)一半以上(shang)為低(di)(di)滲(shen)(shen)透(tou)油(you)田(tian)(tian)。低(di)(di)滲(shen)(shen)透(tou)油(you)田(tian)(tian)對回(hui)注水(shui)有(you)(you)嚴格的(de)要(yao)求(qiu)，含油(you)量(liang)要(yao)求(qiu)小(xiao)于5mg/L，懸(xuan)浮物小(xiao)于1mg/L，目(mu)前工業上(shang)對低(di)(di)滲(shen)(shen)透(tou)油(you)田(tian)(tian)的(de)回(hui)注水(shui)處(chu)理(li)還沒有(you)(you)合(he)適的(de)方法。解(jie)(jie)決低(di)(di)滲(shen)(shen)透(tou)油(you)田(tian)(tian)的(de)采出(chu)水(shui)問(wen)題對保(bao)持我國(guo)石油(you)的(de)穩產(chan)(chan)、高產(chan)(chan)具(ju)有(you)(you)十分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)意義。
由(you)于(yu)采(cai)(cai)出水(shui)中(zhong)油(you)(you)滴(di)粒(li)徑較大(da)，一般處(chu)于(yu)游離態，因此無機膜在處(chu)理油(you)(you)田采(cai)(cai)出水(shui)方面具有突出的優勢，表現在通(tong)量高(gao)，使用壽命長(chang)(chang)，且可采(cai)(cai)用相對孔徑較大(da)的膜。Chen及(ji)Humphery等人(ren)采(cai)(cai)用Mem2braloxÒ陶瓷膜進(jin)行了(le)(le)陸上和海上采(cai)(cai)油(you)(you)平臺的采(cai)(cai)出水(shui)處(chu)理研(yan)(yan)究，經過適當的預(yu)處(chu)理后取(qu)得了(le)(le)較好的結果；王(wang)懷林等人(ren)采(cai)(cai)用南京化工(gong)大(da)學(xue)膜科學(xue)技(ji)術研(yan)(yan)究所研(yan)(yan)制的018μm氧化鋁膜和0.2μm氧化鋯(gao)膜對江蘇石油(you)(you)勘探局真武油(you)(you)田真二站三相分離器出口水(shui)進(jin)行了(le)(le)處(chu)理，并(bing)將國(guo)產(chan)膜與MembraloxÒ(U.S.Fil2ter)的0.2μm氧化鋁膜進(jin)行了(le)(le)比較，認為兩(liang)種國(guo)產(chan)膜的長(chang)(chang)期穩定運行通(tong)量高(gao)于(yu)U.S.Filter的膜。
Simms等(deng)人采(cai)用(yong)了(le)高分子膜(mo)(mo)(mo)和MembraloxÒ陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)(mo)對(dui)(dui)加拿大(da)(da)(da)西(xi)部的(de)(de)重(zhong)油(you)(you)采(cai)出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)行(xing)了(le)處(chu)理，其通(tong)量相對(dui)(dui)較小(xiao)。表1是(shi)以(yi)(yi)上(shang)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)(gong)(gong)(gong)作主要(yao)結果，從中可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)(chu)(chu)，采(cai)用(yong)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理油(you)(you)田(tian)采(cai)出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)(de)，出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質均能滿(man)足回(hui)注水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)要(yao)求(qiu)。國外對(dui)(dui)這一研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)(gong)(gong)(gong)作已進(jin)(jin)行(xing)了(le)10年，國內也開展(zhan)了(le)3年的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，目前(qian)(qian)尚處(chu)于工(gong)(gong)(gong)(gong)業性試(shi)驗階段，難以(yi)(yi)大(da)(da)(da)規模工(gong)(gong)(gong)(gong)業應用(yong)的(de)(de)原因(yin)在于：其一是(shi)成(cheng)本(ben)問(wen)題，必(bi)須降低(di)裝置的(de)(de)一次性投資，并通(tong)過工(gong)(gong)(gong)(gong)藝條件的(de)(de)優化設計(ji)，強化傳(chuan)質過程，降低(di)操作成(cheng)本(ben)；其二是(shi)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)清(qing)(qing)洗(xi)再生方法，由于各油(you)(you)田(tian)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質情況差(cha)別很大(da)(da)(da)，必(bi)須針對(dui)(dui)具(ju)體對(dui)(dui)象(xiang)開發合(he)適的(de)(de)清(qing)(qing)洗(xi)方法；其三是(shi)如何能夠長時間維持膜(mo)(mo)(mo)通(tong)量的(de)(de)穩定(ding)性，減少清(qing)(qing)洗(xi)次數。根據目前(qian)(qian)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)發展(zhan)趨勢和研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)(gong)(gong)(gong)作進(jin)(jin)展(zhan)，采(cai)用(yong)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理油(you)(you)田(tian)采(cai)出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)業應用(yong)是(shi)可(ke)能的(de)(de)，但(dan)必(bi)須進(jin)(jin)行(xing)大(da)(da)(da)量的(de)(de)基礎和工(gong)(gong)(gong)(gong)程研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)工(gong)(gong)(gong)(gong)作。
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1.2 金屬清(qing)洗液、乳化(hua)液和冷軋乳化(hua)液廢(fei)水
金(jin)屬(shu)清(qing)洗(xi)液(ye)(ye)是機(ji)械加工(gong)行(xing)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)之一(yi)(yi)(yi)，這類廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)往(wang)往(wang)成分比較復雜，主(zhu)要(yao)為(wei)油(you)(you)(you)(you)(you)脂、表面活性(xing)劑、懸浮(fu)(fu)雜質，一(yi)(yi)(yi)般廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)不大，但污染源(yuan)較多，且處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)困(kun)難；與(yu)此類似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)還有(you)金(jin)屬(shu)切削(xue)液(ye)(ye)、潤滑(hua)液(ye)(ye)等(deng)等(deng)。此類廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點是油(you)(you)(you)(you)(you)處(chu)(chu)(chu)于(yu)乳(ru)化(hua)狀態(tai)，油(you)(you)(you)(you)(you)滴直徑(jing)(jing)在1μm以(yi)(yi)下，采用(yong)一(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)難以(yi)(yi)得到理(li)(li)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)效(xiao)果(guo)。早(zao)在70年(nian)代初期，由UnionCarbide開(kai)發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ZrO2動態(tai)膜(mo)(mo)(UCARSEP)在廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)中已得到了(le)應用(yong)，用(yong)孔徑(jing)(jing)為(wei)0.02～0.1μm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)UCARSEP超濾(lv)(lv)膜(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)含(han)油(you)(you)(you)(you)(you)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)，透過(guo)液(ye)(ye)中含(han)極少量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)(you)，可以(yi)(yi)直接排放或(huo)再(zai)利用(yong)，濃縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)(you)可以(yi)(yi)循環或(huo)作燃料。1988年(nian)Alcoa分離(li)技(ji)術(shu)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Bhave和Fleming對(dui)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)含(han)油(you)(you)(you)(you)(you)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝條件(jian)如(ru)錯流速度(du)、溫度(du)、壓降作了(le)研究，通過(guo)對(dui)植物(wu)煉油(you)(you)(you)(you)(you)廠和潤滑(hua)油(you)(you)(you)(you)(you)廠廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，認為(wei)MembraloxÒ氧化(hua)鋁膜(mo)(mo)對(dui)含(han)油(you)(you)(you)(you)(you)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)是合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，濃縮(suo)后廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)體積可減少90%以(yi)(yi)上。采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)孔徑(jing)(jing)為(wei)4～200nm，用(yong)液(ye)(ye)體反沖(chong)可以(yi)(yi)保(bao)持(chi)通量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定，研究結果(guo)表明(ming)，經過(guo)適(shi)當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，微(wei)濾(lv)(lv)比超濾(lv)(lv)更(geng)實用(yong)，因(yin)為(wei)微(wei)濾(lv)(lv)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)通量(liang)。日本近年(nian)來對(dui)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶性(xing)切削(xue)油(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)有(you)一(yi)(yi)(yi)些研究，并(bing)與(yu)有(you)機(ji)膜(mo)(mo)作了(le)比較，結果(guo)認為(wei)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)較為(wei)優越。Supe2riorPlantingInc。MN。為(wei)美(mei)國(guo)中西(xi)部最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)加工(gong)廠之一(yi)(yi)(yi)，它推出了(le)一(yi)(yi)(yi)種結構(gou)非常緊(jin)湊(cou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)金(jin)屬(shu)清(qing)洗(xi)液(ye)(ye)回收系統，其經濟效(xiao)益(yi)十分顯著；乳(ru)化(hua)液(ye)(ye)經過(guo)陶(tao)瓷膜(mo)(mo)過(guo)濾(lv)(lv)后被破乳(ru)，浮(fu)(fu)油(you)(you)(you)(you)(you)從(cong)(cong)貯(zhu)槽上部刮去，懸浮(fu)(fu)固體定期從(cong)(cong)槽底(di)移去，廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)經陶(tao)瓷膜(mo)(mo)過(guo)濾(lv)(lv)后油(you)(you)(you)(you)(you)含(han)量(liang)從(cong)(cong)448mg/L降至19mg/L，去油(you)(you)(you)(you)(you)率為(wei)96%，每周(zhou)膜(mo)(mo)管用(yong)強酸(suan)清(qing)洗(xi)一(yi)(yi)(yi)次(ci)。
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Chen等(deng)人(ren)經過(guo)(guo)(guo)比(bi)(bi)較(jiao)采(cai)(cai)用(yong)孔徑(jing)為0.05μm的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋯(gao)膜處(chu)理金屬清(qing)洗液(ye)(ye)，通過(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)除去廢水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)油和雜質(zhi)，濾(lv)過(guo)(guo)(guo)水(shui)(shui)補充適當的(de)(de)(de)表(biao)面活性(xing)劑即可重新使用(yong)，其結果(guo)見(jian)表(biao)2。冷(leng)(leng)軋乳(ru)化(hua)(hua)(hua)液(ye)(ye)是(shi)軋鋼(gang)行(xing)業產生的(de)(de)(de)一種(zhong)廢水(shui)(shui)，水(shui)(shui)中主(zhu)要含有(you)1%～3%的(de)(de)(de)礦物(wu)油、乳(ru)化(hua)(hua)(hua)劑，與金屬清(qing)洗液(ye)(ye)比(bi)(bi)較(jiao)類似，常(chang)規的(de)(de)(de)方法處(chu)理效果(guo)不(bu)好，且處(chu)理費用(yong)高，目前冷(leng)(leng)軋乳(ru)化(hua)(hua)(hua)液(ye)(ye)處(chu)理是(shi)困擾我國(guo)軋鋼(gang)行(xing)業的(de)(de)(de)一大技術(shu)難(nan)題。張國(guo)勝采(cai)(cai)用(yong)0.2μm的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋯(gao)膜處(chu)理武鋼(gang)冷(leng)(leng)軋乳(ru)化(hua)(hua)(hua)液(ye)(ye)廢水(shui)(shui)，比(bi)(bi)較(jiao)了(le)孔徑(jing)、膜材質(zhi)等(deng)對過(guo)(guo)(guo)濾(lv)通量的(de)(de)(de)影響，優化(hua)(hua)(hua)了(le)操作(zuo)過(guo)(guo)(guo)程，其結果(guo)見(jian)表(biao)2。目前，采(cai)(cai)用(yong)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋯(gao)微(wei)濾(lv)膜處(chu)理冷(leng)(leng)軋乳(ru)化(hua)(hua)(hua)液(ye)(ye)廢水(shui)(shui)已經在我國(guo)開始工業化(hua)(hua)(hua)應用(yong)，必將推動這(zhe)一領域的(de)(de)(de)科技進步。
1.3 石化(hua)含(han)油廢水
石化(hua)(hua)含油(you)(you)廢(fei)水(shui)中(zhong)呈(cheng)游離(li)態(tai)、乳(ru)化(hua)(hua)態(tai)和溶解(jie)(jie)態(tai)的油(you)(you)往往都有，且成(cheng)分較為(wei)(wei)復雜，其中(zhong)溶解(jie)(jie)油(you)(you)需要(yao)同其它技術(shu)集(ji)成(cheng)處(chu)理。Lahiere和Goodboy研究了用(yong)孔(kong)徑(jing)為(wei)(wei)0.2～0.8μm的氧化(hua)(hua)鋁(lv)膜(mo)處(chu)理烷基苯廠廢(fei)水(shui)中(zhong)的芳香和石蠟油(you)(you)，其含量(liang)為(wei)(wei)15～500mg/L，通過加入(ru)160mg/L鹽酸和160mg/L氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)作為(wei)(wei)預處(chu)理可(ke)獲得較大的通量(liang)，孔(kong)徑(jing)為(wei)(wei)0.2μm的膜(mo)通量(liang)較大，膜(mo)面流速為(wei)(wei)416m/s左右，穩定的通量(liang)為(wei)(wei)1250～1540L/(m2·h)。對膜(mo)污染的控制(zhi)采(cai)用(yong)氣頂水(shui)自動反沖系統，每3～5d對膜(mo)管進行一次清洗。
邢衛紅(hong)等人研究了(le)采用孔徑為0.2μm的陶瓷(ci)膜(mo)處理煉(lian)油(you)廠含焦廢水(shui)，通(tong)量為300L/(m2·h)，焦粉去除率在95%以上，可顯(xian)著(zhu)降低COD值，膜(mo)清洗(xi)效果較好且穩(wen)定(ding)。
2 無機膜在化工及石化廢水處理中的應用
在(zai)化工(gong)及(ji)石油化工(gong)行業中(zhong)往(wang)往(wang)產(chan)生一些具有強(qiang)(qiang)酸、強(qiang)(qiang)堿或強(qiang)(qiang)腐蝕(shi)性的廢水(shui)，有機膜(mo)往(wang)往(wang)難(nan)于(yu)(yu)勝任，而無(wu)機膜(mo)由于(yu)(yu)其(qi)優(you)異的化學穩定性，在(zai)處理(li)這(zhe)些廢水(shui)時具有獨到的優(you)勢。
2.1 化工廢水
在硫(liu)酸法(fa)生產(chan)鈦白粉的(de)(de)過程中(zhong)，產(chan)生大量的(de)(de)廢(fei)酸液，其中(zhong)含有偏鈦酸細(xi)(xi)微顆(ke)粒。傳(chuan)統的(de)(de)沉降方(fang)法(fa)不僅占(zhan)地面積大，而且(qie)回收不完全，限制了(le)廢(fei)酸的(de)(de)回收利用(yong)，并污染環境。Bauer等研究了(le)采用(yong)碳(tan)纖維膜(mo)處(chu)理硫(liu)酸法(fa)生產(chan)二(er)氧(yang)化鈦中(zhong)產(chan)生的(de)(de)含二(er)氧(yang)化鈦細(xi)(xi)顆(ke)粒廢(fei)酸，其結(jie)果見表3。李紅(hong)、鐘景等采用(yong)氧(yang)化鋁陶(tao)瓷微濾(lv)膜(mo)處(chu)理類(lei)似的(de)(de)廢(fei)酸，取得了(le)較好(hao)的(de)(de)結(jie)果(見表3)。
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NGK公司采用氧化鋯陶(tao)瓷膜從鹽酸溶液中回收(shou)ZrO2細微粒子(zi)，用去離(li)子(zi)水進行洗滌，以除去產品中的酸根，經過處(chu)理，洗滌水的電(dian)導率從200ms/cm下降到(dao)0.5ms/cm。
鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)(fen)(fen)后(hou)處理工(gong)(gong)藝流程(cheng)的(de)(de)(de)(de)關鍵步驟之一是粉(fen)(fen)(fen)體的(de)(de)(de)(de)洗(xi)滌———水洗(xi)工(gong)(gong)序(xu)，其(qi)目的(de)(de)(de)(de)是除去水溶(rong)性(xing)鹽(yan)類(lei)雜質。但由(you)于TiO2顆(ke)粒(li)(li)粒(li)(li)徑小，沉降速度慢(man)，回收效率(lv)低，每(mei)年大(da)約有1%～2%的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒(li)(li)流失，這不僅嚴重污染環境，而且也造成(cheng)經濟上的(de)(de)(de)(de)較大(da)損失。童金忠等人研究了含鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粒(li)(li)子的(de)(de)(de)(de)中(zhong)性(xing)洗(xi)水中(zhong)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)回收技術，發現采用陶瓷(ci)微(wei)濾膜(mo)回收鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)(fen)(fen)水洗(xi)液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)二氧化(hua)鈦(tai)(tai)粒(li)(li)子在(zai)技術上是可(ke)行的(de)(de)(de)(de)，其(qi)截留率(lv)達到(dao)99%以(yi)上，目前該技術已在(zai)多家工(gong)(gong)廠實現工(gong)(gong)業化(hua)應(ying)用。
2.2 石化廢水
在(zai)氯(lv)(lv)乙(yi)烯單體(VCM)生產過(guo)(guo)程中會產生一(yi)些含(han)有(you)(you)重金屬(shu)(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)廢(fei)水(shui)(shui)，由于廢(fei)水(shui)(shui)中同時(shi)含(han)質量(liang)分數(shu)為(wei)(wei)(wei)0.3%的(de)(de)EDC(1，2-二氯(lv)(lv)乙(yi)烷)和(he)(he)(he)其(qi)它有(you)(you)毒有(you)(you)害物(wu)質，沉降出的(de)(de)重金屬(shu)(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)廢(fei)渣(zha)必須焚燒處(chu)理，Lahiere和(he)(he)(he)Goodboy等(deng)人(ren)研(yan)究(jiu)了采用(yong)0.8～1.4μm的(de)(de)氧(yang)化鋁(lv)膜除(chu)(chu)去沉淀的(de)(de)重金屬(shu)(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)和(he)(he)(he)濃(nong)縮(suo)(suo)污(wu)泥(ni)，重金屬(shu)(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)濃(nong)度從廢(fei)水(shui)(shui)中的(de)(de)120mg/L濃(nong)縮(suo)(suo)至17%～20%，廢(fei)水(shui)(shui)過(guo)(guo)濾通量(liang)為(wei)(wei)(wei)630～920L/(m2·h)，濃(nong)縮(suo)(suo)污(wu)泥(ni)通量(liang)為(wei)(wei)(wei)160～230L/(m2·h)，溫度為(wei)(wei)(wei)35～55℃。他們同時(shi)還研(yan)究(jiu)了采用(yong)012μm氧(yang)化鋁(lv)膜除(chu)(chu)去VCM工廠廢(fei)水(shui)(shui)中的(de)(de)EDC乳(ru)化液，中試獲得的(de)(de)穩定通量(liang)為(wei)(wei)(wei)1290L/(m2·h)，操作溫度為(wei)(wei)(wei)30～45℃。
2.3 膠乳廢水
膠(jiao)(jiao)乳廢(fei)水的濃(nong)縮早在70年(nian)代中期就有成(cheng)功應用(yong)，Bansal等人(ren)采用(yong)動態氧化(hua)鋯膜處理(li)膠(jiao)(jiao)乳廢(fei)水，可將(jiang)膠(jiao)(jiao)乳含量從015%濃(nong)縮到25%～65%以回收(shou)膠(jiao)(jiao)乳，其中最重要的參數(shu)是膜面流速、過濾壓差(cha)和濃(nong)度，對4%的膠(jiao)(jiao)乳廢(fei)水，壓差(cha)為013MPa時，通量為150L/(m2·h)，由于大于50℃時發生膠(jiao)(jiao)乳團聚，所以適當的處理(li)溫(wen)度為20～35℃。
3 無機(ji)膜在(zai)其它工業廢水處理(li)中的應用
3.1 造紙和紡(fang)織廢(fei)水
采(cai)用碳支撐氧(yang)化鋯膜回收(shou)聚乙烯醇始于(yu)1973年，回收(shou)率大于(yu)95%，在強酸(suan)性條件下(xia)，使用壽命(ming)可(ke)達5年或(huo)更長(chang)，通量可(ke)達100～150L/(m2·h)。
Soma等人(ren)采(cai)用012μm氧(yang)化(hua)鋁膜處理印染(ran)廢(fei)水(shui)(shui)，取得了較好的效果，其中不溶性染(ran)料(liao)去除率(lv)(lv)大于98%，通過加入一些表面活(huo)性劑可使可溶性染(ran)料(liao)的去除率(lv)(lv)大于97%；工業(ye)性試驗中染(ran)料(liao)的去除率(lv)(lv)為(wei)(wei)(wei)80%，COD去除率(lv)(lv)為(wei)(wei)(wei)40%，通量為(wei)(wei)(wei)260～280L/(m2·h·MPa)。Nooijen等人(ren)采(cai)用氧(yang)化(hua)鋯動態膜處理羊毛洗滌水(shui)(shui)，在417MPa的過濾(lv)壓差下，通量為(wei)(wei)(wei)30～40L/(m2·h)，處理溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)60～70℃，膜面流(liu)速為(wei)(wei)(wei)2m/s。
Jonsson和(he)Petersson采(cai)用(yong)0.2μm氧化鋯膜處(chu)理造紙廢水(shui)，隨(sui)污(wu)水(shui)不(bu)同，通量(liang)為(wei)(wei)150～1300L/(m2·h)，COD去除率為(wei)(wei)25%～45%。Barnier等(deng)采(cai)用(yong)截留分子量(liang)為(wei)(wei)7×104～11×104的金(jin)屬氧化物膜處(chu)理造紙黑液，處(chu)理溫度(du)為(wei)(wei)85～115℃，磺(huang)化油含(han)量(liang)可從105～124mg/L濃縮至(zhi)280～300mg/L，通量(liang)為(wei)(wei)43～60L/(m2·h)。
3.2 放射性廢水
Cumming和(he)Turner采用(yong)(yong)(yong)孔徑(jing)為2nm的氧(yang)化(hua)鋯膜和(he)012μm氧(yang)化(hua)鋁膜處(chu)理(li)低(di)放射性廢水(shui)，中(zhong)(zhong)試取得了較好的結果，該技術已獲得工業(ye)化(hua)應用(yong)(yong)(yong)。采用(yong)(yong)(yong)無機(ji)膜處(chu)理(li)的去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)通(tong)常是普通(tong)鐵絮凝方法(fa)的5倍，而(er)且處(chu)理(li)過程中(zhong)(zhong)加(jia)入水(shui)化(hua)四氯(lv)化(hua)鈦(0101g/L的Ti)可以(yi)進一步提高膜的去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)。氧(yang)化(hua)鋯膜處(chu)理(li)的膜面(mian)流(liu)速為4.5m/s，過濾壓(ya)差為0.2～0.5MPa。采用(yong)(yong)(yong)氧(yang)化(hua)鋁膜處(chu)理(li)對β射線和(he)137Cs的去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)較高，而(er)60Co的去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)變化(hua)較大，研究表明加(jia)入0.01g/L的鐵離(li)子，通(tong)量可達210L/(m2·h)。
3.3 其它廢水
Visvanathan等人(ren)采用(yong)陶(tao)瓷膜處理(li)地(di)表(biao)廢(fei)物滲出廢(fei)水，首先(xian)用(yong)粉末活性炭處理(li)，再以微濾(lv)膜過濾(lv)分(fen)離活性炭，廢(fei)水凈化效果較(jiao)好。Boldnan和Florke采用(yong)了(le)SiC陶(tao)瓷膜來處理(li)煙道氣凈化水，通量為114～170L/(m2·h)。Shen等人(ren)研究(jiu)(jiu)了(le)采用(yong)無(wu)機(ji)膜處理(li)醋酸纖維素生(sheng)產廢(fei)水。Goemans等人(ren)研究(jiu)(jiu)了(le)采用(yong)陶(tao)瓷膜錯流過濾(lv)去(qu)除超臨(lin)界水中的金(jin)屬氧(yang)化物。
4 無(wu)機膜(mo)集(ji)成處理技術
在某些場合，采用單一的無(wu)(wu)機(ji)膜技(ji)術(shu)處(chu)理(li)廢水很(hen)難達(da)到滿意(yi)的結(jie)果(guo)，這時(shi)將無(wu)(wu)機(ji)膜與其(qi)它(ta)(ta)技(ji)術(shu)集成(cheng)，則(ze)可以(yi)達(da)到降低成(cheng)本(ben)、提高處(chu)理(li)效率(lv)的目的，無(wu)(wu)機(ji)膜與其(qi)它(ta)(ta)技(ji)術(shu)的集成(cheng)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)將是今后的重要(yao)發展方向。
4.1 無(wu)機膜生物(wu)反應器
傳統的二級生物反應處理工藝在應用中存在一些問題，如占地大，基建費用高，抗沖擊能力差，系統不夠穩定，易產生污泥膨脹，處理后水質不夠理想，對有些特殊物質(如N，P)處理效果差。相對而言，膜生物反應器(MBR)技術具有固液分離效率高，占地少，處理水質好(可直接回用)，活性污泥損失少，系統穩定性好等優點，特別適合各種大型公共建筑
生(sheng)(sheng)活污(wu)水和一些難處(chu)(chu)理的(de)工(gong)(gong)業(ye)廢(fei)水的(de)處(chu)(chu)理，其突出(chu)的(de)優(you)點(dian)是占(zhan)地少和處(chu)(chu)理后的(de)水能夠回用。當(dang)前研究和應用的(de)大多(duo)是有機(ji)(ji)膜生(sheng)(sheng)物反(fan)應器，而(er)無機(ji)(ji)膜生(sheng)(sheng)物反(fan)應器的(de)研究剛開始，但(dan)已表現出(chu)良好的(de)發展前景。Trouve和Manem等(deng)報道(dao)了(le)采(cai)用陶瓷膜生(sheng)(sheng)物反(fan)應器處(chu)(chu)理生(sheng)(sheng)活污(wu)水的(de)半工(gong)(gong)業(ye)性中試結(jie)果(guo)，汪誠文也(ye)開展過類似的(de)研究，結(jie)果(guo)表明，在膜面流速大于4m/s，過濾(lv)壓差小于011MPa時，通量(liang)可長期穩定在75～150L/(m2·h)，與(yu)有機(ji)(ji)膜相(xiang)比，具有操作簡單，運(yun)(yun)行穩定可靠等(deng)優(you)點(dian)。目前無機(ji)(ji)膜生(sheng)(sheng)物反(fan)應器存在的(de)主要問題是運(yun)(yun)行能耗偏高，這也(ye)是目前研究的(de)熱點(dian)。
4.2 光催(cui)化無(wu)機膜反(fan)應(ying)器(qi)
對于有機物濃度高、生物降解性差甚至有生物毒性的工業廢水，光催化氧化是處理此類物質的有效方法之一，其突出優點在于將太陽能的應用引入環境治理中，這引起了國內外的廣泛關注。徐南平等人利用自制的二氧化鈦半導體為催化劑對亞甲基藍染料的降解進行研究，探討了不同粒徑的懸浮態TiO2對反應結果的影響，結果表明在其它條件不變的情況下，隨著TiO2粒徑的減小，其降解初速度增大；尤其是粒徑為30nm時，其降解速度有一個較大的飛躍。問題是這種納米級的光催化劑如何能夠循環使用，而陶瓷膜可以很好地解決這
一問(wen)題(ti)，他(ta)們開發出陶瓷膜光催(cui)化(hua)反應(ying)器，對超細催(cui)化(hua)劑(ji)的回收率可以達(da)到99%以上，取得(de)了良好效(xiao)果，這將有(you)可能實現將超細催(cui)化(hua)劑(ji)技術引入廢水處理領域(yu)，具有(you)較為廣泛的應(ying)用前景。
5 展望
綜上所述，無(wu)機(ji)膜作為(wei)一種新(xin)興的高新(xin)技(ji)術，正日(ri)益展示出其在工業(ye)廢(fei)水處理領域的技(ji)術優勢，成(cheng)為(wei)國(guo)內(nei)外競相研究(jiu)開發的熱點之一，已經在許多領域得到(dao)成(cheng)功的應用，并且(qie)進一步發展的空間更大。就我國(guo)目前現狀而言，以下(xia)四(si)方面的工作亟待(dai)開展。
(1)由政府與行業管理部門組織，向社會推薦成熟的無機膜處理工業廢水的技術。目前具備大規模工業應用的技術有兩大類：陶瓷膜處理含有超細顆粒與膠體物質的廢水，包括化工行業的鈦白廢水、廢酸，染料廢水，催化劑、吸附劑生產過程廢水等；陶瓷膜處理含油廢水技術，包括冶金行業的乳化油廢水，石油化工行業和金屬加工行業的含油廢水等。這兩
類廢水涉(she)及(ji)很(hen)多行業(ye)，市場容量大(da)，估(gu)計(ji)其規模在億元以上，經(jing)濟、社會效益均比(bi)較(jiao)明(ming)顯。
(2)對(dui)有一定工(gong)作基(ji)礎(chu)，對(dui)國家支柱產業(ye)科技進步有重(zhong)要推(tui)動作用的(de)(de)技術(shu)組織攻關(guan)，突破工(gong)程(cheng)化(hua)技術(shu)關(guan)鍵，奠定大(da)規模應(ying)用的(de)(de)技術(shu)基(ji)礎(chu)，包括石油(you)行(xing)業(ye)油(you)田采(cai)出水的(de)(de)陶瓷處理技術(shu)，石油(you)化(hua)工(gong)和(he)冶(ye)金(jin)行(xing)業(ye)的(de)(de)含(han)焦廢水處理技術(shu)等(deng)。
(3)注重(zhong)對陶瓷(ci)膜(mo)(mo)集(ji)成技(ji)術(shu)的研(yan)究(jiu)工作，尤其是生物陶瓷(ci)膜(mo)(mo)反(fan)應(ying)(ying)器在生活污水(shui)處理中應(ying)(ying)用技(ji)術(shu)的研(yan)究(jiu)，重(zhong)點解(jie)決賓館(guan)、飯店和高(gao)層住(zhu)宅(zhai)樓的廢(fei)水(shui)回用問題，以及陶瓷(ci)膜(mo)(mo)與光催化集(ji)成技(ji)術(shu)的研(yan)究(jiu)，重(zhong)點解(jie)決難降解(jie)有機(ji)物廢(fei)水(shui)處理問題。
(4)特別重視無(wu)機(ji)膜(mo)(mo)在(zai)環(huan)境(jing)保護和人民(min)健康方(fang)面(mian)的(de)應用(yong)(yong)(yong)研(yan)究(jiu)。氧化(hua)(hua)鈦(tai)陶瓷膜(mo)(mo)在(zai)太陽光照射下具(ju)有(you)光催化(hua)(hua)性(xing)能，可以降解有(you)機(ji)物。人類每年(nian)向(xiang)大(da)氣(qi)和水(shui)(shui)中排放的(de)有(you)機(ji)物在(zai)數(shu)千(qian)萬噸以上，在(zai)很多(duo)場合(he)其濃度很低，不(bu)可能采用(yong)(yong)(yong)工(gong)業裝置進行處理。如果在(zai)建筑材料表面(mian)涂上氧化(hua)(hua)鈦(tai)膜(mo)(mo)，則能夠天長地久地降解水(shui)(shui)和大(da)氣(qi)中的(de)有(you)機(ji)物，其作(zuo)用(yong)(yong)(yong)如同(tong)樹(shu)木對二氧化(hua)(hua)碳的(de)吸收一樣。如果國(guo)家(jia)(jia)對此項目進行重點支持，不(bu)僅可以形成很大(da)的(de)產(chan)業，而且(qie)對人民(min)健康具(ju)有(you)重要的(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。另一個(ge)與(yu)人民(min)健康有(you)關(guan)的(de)無(wu)機(ji)膜(mo)(mo)技(ji)術是(shi)開(kai)發陶瓷膜(mo)(mo)凈(jing)化(hua)(hua)飲用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)技(ji)術，其特點在(zai)于可以采用(yong)(yong)(yong)定時(shi)加熱(re)的(de)方(fang)法對凈(jing)水(shui)(shui)器進行消毒處理，充分(fen)保證家(jia)(jia)用(yong)(yong)(yong)凈(jing)水(shui)(shui)器的(de)安全。
