纳滤正渗透处理氯碱废水工艺研究

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1、感谢感谢国家自然科学基金（Nos.21276242，21476213）、863计划（No.2012AA03A601）项目对本论文研究工作的支持。摘要氯碱废水是氯碱工业中离子膜制烧碱过程中产生的废水，具有污染严重、难处理等特点，已成为近年来水处理领域研究的热点。目前氯碱废水的处理方法主要有钙芒硝法、离子交换法、冷冻脱硝法、氯化钡法。国内大多企业最常用的方法是冷冻脱硝工艺，该工艺需要消耗大量的能耗、投资大、处理成本高，缺乏市场竞争力。因而，开发绿色环保、低能耗的氯碱废水处理工艺十分必要。本论文针对目前处理工艺存在的问题，对氯碱废水的处理工艺提出改

2、进与创新。采用纳滤和正渗透相结合的工艺来处理高含盐的氯碱工业废水(18wt%NaCl+8wt%Na2SO4)，通过纳滤膜技术对废水中的NaCl和Na2SO4进行分离，并采用正渗透技术对渗滤得到的NaCl溶液进行浓缩，获得满足工业化盐要求的高纯度的NaCl水溶液，实现废水的循环使用。论文主要研究操作条件对纳滤膜分离性能的影响及其纳滤恒容渗滤分离氯碱废水的性能、渗滤液添加方式对纳滤渗滤效果的影响；正渗透浓缩含NaCl的纳滤渗滤溶液及其影响因素、正渗透对NaCl溶液的浓缩效果；以及正渗透与纳滤集成过程的物料衡算等内容。得出以下结论：(1)纳滤恒容渗

3、滤可以将氯碱废水中的氯化钠和硫酸钠进行分离。采用的NF1#膜对氯碱废水中氯化钠不截留，而对硫酸钠的截留与运行温度、压力和回收率有关。用NF1#膜对氯碱废水(18wt%NaCl+8wt%Na2SO4)进行渗滤分离，比较理想的操作条件是：运行压力为2.0MPa、浓液循环量为380L/h、运行温度为25~30℃。(2)纳滤恒容分离10L氯碱废水(18wt%NaCl+8wt%Na2SO4)，采用连续添加渗滤溶剂进行恒容渗滤时，10L渗滤液中氯化钠的含量为11.38wt%；采用分批加2L渗滤溶剂进行恒容渗滤时，10L渗滤液中NaCl含量为10.56wt

4、%；而采用一次性加入等体积10L渗滤溶剂进行恒容渗滤时，10L渗滤液中NaCl含量为9.9wt%。分批加水与一次性加水分离效果相差不大。(3)正渗透过程的渗透通量受温度、膜面流速、汲取液浓度、渗透压差等影响。实验所用的三醋酸纤维素正渗透膜（CTA-FO）较佳运行参数：温度25℃、进料液侧膜面流速4.5cm/s、汲取液侧膜面流速0.67cm/s。采用内浓差极化模型可对正渗透浓缩NaCl溶液过程的膜通量进行预测。I(4)采用三级NF和FO集成，可实现对氯碱废水的资源化处理：三级纳滤渗滤液经正渗透浓缩，最终混合渗滤液NaCl含量为11wt%，Na2

5、SO4含量≤0.5wt%，可用于工业化盐；每级NF处理后的原料液混合起来后可以采取冷冻结晶的方式处理；而第三级FO处理后的汲取液可以采取纳滤膜技术回收利用。关键词：氯碱废水；纳滤；恒容渗滤；正渗透；工艺集成IIAbstractThetreatmentoftheeffluentfromchlor-alkaliindustryhasbecomeahotareaofresearchforitscharacteristicsofseriouspollutionanddifficultytobetreated.Todate,methodssuchasc

6、alciummirabilite,ionexchange,freezingdenitrationandbariumchloridehavebeenemployedtotreatthechlor-alkaliwastewater.Themostpopularmethodoffreezingdenitrationsuffersfromthedisadvantagesofenergyconsumption,investmentaswellasoperationcost.Therefore,itisofgreatimportancetodevelop

7、newmethodthathasthepropertiesoflowenergyconsumptionandgreenenvironmentalprotectionforthetreatmentofchlor-alkaliwastewater.Inconsideringoftheproblemsfacingwiththecurrentlyadoptedmethodtothetreatmentofchlor-alkaliwastewater,anewmethodcombiningthemembraneprocessesofnanofiltrat

8、ion(NF)andforwardosmosis(FO)wasinvestigatedinthisstudyforthetreatmentofchlor-alkal