活性焦吸附对反渗透浓水膜蒸馏减排工艺的影响

Posted 2023-01-13 工艺

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摘要：本研究采用膜蒸馏（MD）技术，对煤化工废水2套处理工艺——（1）“混凝-超滤（UF）-反渗透（RO）工艺”和（2）“混凝-活性焦（AC）吸附-超滤-反渗透工艺”的RO浓水进行浓缩。通过对比分析MD的膜通量、产水水质以及膜污染等指标，重点考察AC吸附预处理对后续MD工艺的影响。结果表明，AC吸附作为前置膜处理工艺，可有效降低污染物在膜表面的沉积，减少膜润湿现象，并提高膜通量。GC-MS分析表明，AC能有效吸附废水中的酮类、醇类、酯类以及杂环类等挥发性有机物，降低MD过程中挥发至产水侧的有机物浓度，从而提高MD产水水质。

近年来，随着膜技术的发展，反渗透（RO）技术逐渐成为电力和冶金等行业废水和循环水深度回用处理的首选技术。但是一般RO的实际产水量不足75%，同时产生约20%～30%的浓水。大量的浓水若未经处理直接排放势必对周围环境造成严重威胁。因此开发高效的RO浓水处理技术，实现废水的减量化和资源化利用，具有重要的意义。

膜蒸馏（MD）是以疏水性微孔膜为分离介质，以膜两侧蒸汽压为传质驱动力的膜分离过程。由于膜的疏水性，两侧溶液均不能通过膜进入另一侧，而蒸汽与挥发性物质则可以通过膜孔传递。与传统的分离过程相比，MD过程具有一次性投资低、可利用低品位废热、截留率高以及操作维护方便等优点，该技术可处理并回用极高浓度的含盐水，被认为是RO技术的有效补充。由于RO浓水通常含有一定浓度的有机物及无机盐，在MD浓缩过程中污染物会在膜表面附着沉积，甚至进入到膜内部，造成严重的膜污染及膜润湿现象，影响传质和传热过程。部分挥发性有机物也会在MD过程中跨膜进入到产水侧，影响产水水质。

因此，采用合适的预处理技术，缓解MD过程的膜污染，并改善产水水质具有重要的意义。吸附是水处理领域常见的预处理方法。现阶段工业实际应用的吸附剂较多，但对于吸附效率高、吸附容量大的吸附剂，如活性炭，其处理成本通常也较高。近年来，一种以煤为原料，经过高温活化及孔径调节等工艺制备的活性焦（AC），因其良好的孔隙结构、低廉的生产成本、丰富的表面基团以及较高的化学稳定性和机械强度，在烟气的脱硫脱硝等方面得到了广泛的研究与应用，被证明是烟气中SOx和NOx的有效吸附剂。

目前研究发现，AC对废水中的有机物也表现出较好的吸附性能，可有效吸附废水中难降解的大分子有机物，降低废水的COD和色度，可用作活性炭的替代品，是工业废水吸附处理的理想材料。。

本研究对煤化工废水)套处理方案（1）“混凝-超滤（UF）-反渗透工艺”和（2）“混凝-活性焦吸附-超滤-反渗透工艺”的RO浓水进行MD浓缩实验。通过对比两方案MD的膜通量、产水水质以及膜污染等指标，重点探讨AC吸附预处理对后续MD工艺的影响，为煤化工RO浓水的减排工艺提供可行的参考。

1实验方案与工艺

1.1实验水质

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