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膜分離技術論文:略談化工中膜分離的運用

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膜分離技術論文:略談化工中膜分離的運用

本文作者:張慶軍作者單位:吉林燃料乙醇有限責任公司

膜分離過程的特點

膜就是在一個或兩個流體相之內一層吧流體相分離開來的凝聚相物質。膜的凝聚性的形式可以是液態、固態甚至是氣態;膜可以是均一相也可以是復合相,但復合相的膜相與相之間擁有不同的相表面,因為不論膜的厚度薄到何程度都需要兩個或兩個以上的界面,而膜也正因為這兩個甚至多個界面達到分割流體物質的功效。此外膜的面積可大可小;膜在流體相中既可以獨立存在也可以依附在載體或支持體的微孔之中。膜分離的過程是由濃度差、壓力差、分壓差、電位差等梯度差異推動的。可分為過濾式膜分離、液膜分離以及滲析式膜分離三種形式。

1過濾式膜分離

以溶液為例,待處理的溶液置于分離器(固體膜)的一側,在自身形成的壓力差或額外增加壓力的作用下,透過膜的部分物質成為滲濾液,而留下的部分溶液則為濾余液。若為混合氣體則為滲濾氣和濾余氣。由于待處理混合物質組分的物質有區別和分子大小不同,它們在透過膜時速率存在差異,因而透過的部分與的組分不同于留下的部分,從而實現對組分的分離。目前過濾式膜分離主要有滲透、氣體滲透、超濾和微濾等方式。

2液膜分離

液膜分離的操作過程可視為萃取與反萃取的結合:溶質從料液進入液膜相當于萃取。

膜分離技術化工生產中的應用

膜分離中的超濾技術、微濾技術、反滲透技術和電滲析技術的應用研究較成熟,工業應用廣泛,市場效益明顯。特別是由于人們環保意識的增強,膜微濾技術以及膜超濾技術被廣泛運用于化工生產和環境污染治理當中,尤其是廣泛用于水中金屬沉淀物、細微顆粒甚至水中細菌、病毒、的過濾。

1膜分離技術在去除含氟化合物中應用

當前一些磷肥生產企業采用膜微濾技術,通過膜分離技術可以截留0.05~10μm的微粒或大分子溶質的原理來除去磷石膏廢水中含氟的化合物。研究表明:用膜微濾技術處理過的廢水氟量低比用石灰乳處理的氟量低要低很多。傳統的石灰乳中和、沉淀廢水中的氟成效不大:一是較難達到10mg/L的排放標準;二是處理流程長。首先需要用兩級石灰乳對廢水進行中和反應;接著在養晶槽內加入鐵鹽與石灰乳和廢水中和反應的產物CaF2微細顆粒進行絮凝沉淀反應;再接著于沉降槽中對絮凝沉淀物進行固液分離;最后用泵將沉淀槽槽底的污泥送至帶式過濾機進行脫水處理。同樣是處理廢水中的氟化物,若是采用膜微濾技術只需一個步驟:即將石灰乳和廢水中和反應后的產物送至膜分離器。這樣處理后的廢水含氟量僅為5~6mg/L,符合10mg/L的排放標準,可以循環使用。

2膜分離技術在廢氣粉塵回收中的應用

粉塵作為重要的環境污染源一直困擾著城市工業的發展。例如水泥窯的尾氣若處理采用普通袋濾器或者旋風分離器,處理后的廢氣中粉塵含量為90~115mg/m3,系統阻力一般在1.47~1.96kPa,不符合國家排放標準,且水泥窯中尾氣含水量多,一旦溫度驟降,則會引起生產設備堵塞進而影響生產。但若是在水泥窯的尾氣處理中采用膜微濾分離技術,處理后的廢氣中粉塵含量為4.5mg/m3,系統阻力一般為0.98kPa,符合國家排放標準,且生產設備較少發生堵塞現象,改善了生產環境,提高了生產效率。此外,膜微濾分離器的使用壽命至少有三年。據了解膜微濾分離技術在鈦白粉生產中的尾氣收塵、磷肥生產中磷礦干法收塵、石灰窯的煙氣凈化、磷銨生產中干燥窯尾氣收塵和磷酸氫鈣干燥窯尾氣凈化中均有應用。

3膜分離技術的其它應用

膜分離技術中的電滲析分離目前被廣泛應用與海水、苦鹵和自然水的純化之中。特別是廣泛應用于飲用水、初級純水的純化之中。膜電滲析分離技術的廣泛運用,可以凈化工業廢水從而對水資源進行循環利用;可以處理鍋爐的軟水;可以對果汁進行脫酸分離、對水和醇類物質進行分離等等。

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