多效膜蒸馏技术浓缩回收废水中的二甲基亚砜

Posted 2023-01-13 过程

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摘要：利用具有内部潜热回收功能的气隙式多效膜蒸馏（MEMD）组件对含二甲基亚砜（DMSO）的化纤废水进行了浓缩回收研究，考察了料液中DMSO浓度、进料流量、进料温度和膜侧进口温度对膜通量、造水比、分离因子和回收率的影响。结果表明，多效膜蒸馏可以将DMSO废水浓缩至200～300 g/L；初始浓度为6.2 g/L时，造水比和分离因子最高值分别为12.4和76.0；

虽然膜通量、造水比和分离因子均随料液浓度增大而下降，但是当DMSO浓度达到200 g/L时，膜通量、造水比、分离因子仍分别高达3.74 L/（m2•h）、7.1、32.1；在整个浓缩过程中，回收率维持在99.6%以上；当DMSO废水浓缩达到150 g/L以上时，含有少量DMSO的渗透液可作为二次料液继续用MEMD过程浓缩。膜组件在连续运行的1个月内保持了良好的操作性能。该实验研究表明，多效膜蒸馏过程可以高效节能地浓缩回收化纤废水中的DMSO。

二甲基亚砜（DMSO）被广泛应用于医药、化工、电子、合成纤维等众多工业领域，导致DMSO存在于多种工业废水中。DMSO具有高渗透性，对许多生物存在毒副作用，且DMSO废水的可生化性很差，一般传统生物处理过程中会产生恶臭气味（如二甲基硫醚、硫化氢等）。为了提高DMSO分解效率和避免降解过程中的气味问题，高级氧化技术如UV/H2O2、Fenton氧化法，生物降解方法如包埋混合微生物技术、需氧的活性污泥过程等用于DM-SO废水的研究均取得一定成果，但这些方法或因成本太高或因操作复杂而限制其规模化应用。大量含DMSO废水的直接排放不仅污了环境，而且造成了资源的浪费。对于DMSO浓度大于1000mg/l的废水，建议对其进行回收利用。

目前工业上通常采用减压精馏技术来回收DMSO，但出于成本和能耗考虑，减压精馏一般适宜处理浓度为200g/l以上的DMSO水溶液。对于200g/l以下的DMSO稀溶液，由于DMSO与水分子有强烈的缔合作用，这使得采用吸附或萃取等传统分离技术回收DMSO异常困难。常压下DMSO沸点为189°C，因此一定程度上可以将DMSO稀溶液中的DMSO视为不挥发组分，进而考虑采用多效蒸发或膜蒸馏等节能型分离技术进行浓缩，然后再利用减压精馏技术实现DMSO的回收。

但是工业上常用的4～6效蒸发器的造水比为3.2～5.1，过程经济效益提高的不显著。DMSO低挥发度和高表面张力的特性为膜蒸馏法浓缩处理含DMSO废水提供了可能。。

膜蒸馏技术，以其操作条件温和、分离效率高、设备体积小和可利用低温热源等优点，在废水处理方面显示了广阔的应用前景。但由于传统膜蒸馏过程中需要提供大量蒸发热来实现相变过程，其造水比通常小于1。基于气隙式膜蒸馏组件的多效膜蒸馏过程兼具蒸发浓缩和内部潜热回收功能，大大提高了传统膜蒸馏的热量利用率，目前已应用于盐、糖、果汁、尿素以及多种无机酸和有机酸等水溶液的浓缩研究，其造水比一般为8～14。

本文采用多效膜蒸馏过程对含DMSO化纤废水进行浓缩处理，考察了多个操作变量对多效膜蒸馏过程性能的影响，并进行了多效膜蒸馏操作的长期稳定性试验，为工业废水中的DMSO浓缩回收以及多效膜蒸馏的工业应用提供了实践基础和指导作用。

1实验材料与方法

1.1材料与试剂

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