气态膜法脱氨技术的进展

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1、气态膜法脱氨技术的最新进展秦英杰，郝兴阁S崔东胜S刘立强S张艳萍S李海庆2（1.天津大学化工学院，犬津300072；2•洁海瑞泉膜技术（天津）有限公司，犬津300300）摘要：本文阐述气态膜法的基本原理、特征、研究现状及其在不同种类的氨氮废水脱氨中的应用，并在相同的操作条件下对用PTFE.PP和PVDF三种中空纤维膜制得的膜接触器的脱氨性能进行了系统的比较.实验结果表明：在复杂、高难氨氮废水的处理中PTFE膜在传质性能和稳定性方面都优于PP膜和PVDF膜:使用熟石灰调节pH比使用氢氧化钠可节省2/3药剂费用；根据所用

2、吸收液的不同，可以得到高浓高纯的硫酸枝、氯化铁、硝酸餒和氨水作为副产品的同时节能3/4以上.关键词：气态膜分离；氨氮:PTFE：操作稳定性；可逆吸收第一作者简介：秦英杰，(1964-),男，现为美籍•教授，从事新型膜分离技术的研究与工业化应用.联系人：秦英杰，电话:(022)27890430,E-mail:yjqin@tju.cdu.cn气态膜（也被称之为支撑气膜、透膜解吸一吸收、气膜吸收或膜吸收）把解吸塔和吸收塔微观上合二为一，同时克服了雾沫夹带、沟流、壁流、死角、液泛、返混等缺点，并具有传质推动力大、传质面积大、

3、能耗低等优点，冃前已应用于水溶液中的挥发性反应性溶质如NHs、CO2、SO2、H2S、Cl2、Br2.I2、IICN、胺、苯酚的脱除、回收、富集和纯化—叫制药、钢铁、化工、有色金属冶炼等丁•业均产生含氨氮废水「「・其中氨氮是造成水体富营养化和环境污染的主要因素之一［一讥严重威胁着人类的生产生活及生态平衡，如何经济有效地脱除和I叫收废水中的氨氮降低环境污染成为迫切而重要的研究课题.自从Cussler等口一9〕首次提出气态膜吸收的概念，气态膜法脱氨得到了广泛的研究⑷.但是在气态膜法脱氨工业化的过程中，仍然有许多问题待解决

4、，例如低表面张力料液如何预处理、小性或酸性废水如何提高pH值、如何用挥发性盐酸做吸收剂制取目标性副产品氯化较、如何用氧化性硝酸做吸收剂制取目标性副产品硝酸钱、如何制取冃标性副产品高纯髙浓氨水等.本文在相同的操作条件下系统比较了PTFE、PP和PVIJF三种中空纤维膜制得的膜接触器的脱氨件能，并使用不同的吸收液得到髙浓高纯的硫酸彼、氯化彼、硝酸钱和氨水作为副产品•本文为经济高效地使用气态膜法脱氨的工业化应用提供了实验数据和理论基础.1实验部分1.1实验材料实验中所用膜及膜组件参数见表1.表1中空纤维膜及膜组件参数Tab

5、le1Characteristicsofmembraneandmodules膜组件123膜丝材料PPPVDFPTFE膜冷生产厂家洁海瑞泉天津工大洁海瑞泉最大微孔径0.030.160.15孔隙率0.400.820.75内径/mm0.380.80.44外径/rnrn0.481.20.96组件膜面积（基于内径）/亦1.080.660.31组件膜丝填充率/%424242注:PP膜和PTFE膜由洁海瑞泉膜技术（犬津）有限公司生产•PVDF膜山天津工业大学提供.试剂:浓氨水、浓盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙、浓硫酸、浓硝酸、碳酸钠、纳

6、氏试剂.料液:垃圾渗滤液，广东东莞牛山垃圾填埋场；制药废水,石药集团河北中润制药有限公司;生物污泥滤液，天津裕川微生物制品有限公司.1.2仪器设备恒流泵，电子天平，紫外可见分光光度计，pH计「超级恒温槽，微滤组件（孔径5卩m）和超滤组件（截留分子量为6000）,泡沐分离塔，不锈钢射流式口吸离心泵,搅拌器，往复活塞式空气压缩机，磁力珮动循环泵，全自动表面张力仪，HACH水质分析仪.1.3实验装置及流程实验装置及流程如图1所示，料液预先经过大孔树脂或活性炭或活性焦吸附、氣化、泡膜分离、微滤、超滤和/或调碱等预处理步骤，使

7、料液的表面张力提高到55mN/m以上，pH提尚到11.5以上进入料液储槽，储槽内含氨料液的精确浓度由纳氏比色法确定，料液被泵出储槽后经流量11•流经膜纽件的管程后被收集到另一个料液储槽内；吸收液被泵岀储槽后经流量汁流经膜组件的壳程回到储槽内.器计量流磁力泵a＞副产物吸收液储槽Llx^A①压力表温膜组件压力wKg)换热咲2流量计0——X—X、f-预处理a磁力泵料液储槽图1实验装置流程图Schematicdiagramofexperimentalapparatus,气态膜就程选用硝酸作吸收剂町得到硝酸钱副?1994-20

8、1DChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse•PP•PVDF▲PTFE51015202530运行吋间t/dFig.11.4气态膜过程的性能指标气态膜过程总传质系数K（m・sT）与膜面积S（m2）、料液流MQ（n?・s—】）、膜组件进出口氨氮浓度Co（mg・LF和G（mg・L-】）严格符合以下数学