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前言：工業(yè)是一個(gè)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)發(fā)展過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，電鍍行業(yè)是全球三 大污染工業(yè)之一，在電鍍廢水中，含有大量的重金屬離子、氰化物等，其中一些屬于致癌、致突變的劇毒物質(zhì)，會(huì)對(duì)人類造成嚴(yán)重的危害，當(dāng)廢水排入水中，還會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生污染，使得水體毒化，對(duì)生活在其中的魚類和其他生物造成極其嚴(yán)重的威脅。雖然電鍍廢水對(duì)環(huán)境以及人類的危害嚴(yán)重，但是電鍍廢水中有一些價(jià)值較高的金屬，可以回收利用。當(dāng)前對(duì)電鍍廢水進(jìn)行處理的技術(shù)主要有幾種，比如化學(xué)沉淀、氧化還原、離子交換、電解法等，隨著該行業(yè)研究的不斷深入，一些其他的方法也逐漸應(yīng)用在電鍍廢水的處理過(guò)程中，比如鐵氧體法、膜分離技術(shù)、吸附法、生物法等新技術(shù)，在電鍍廢水處理過(guò)程中應(yīng)用這些新技術(shù)，可以提高廢水的回收效率，減少直接排放廢水帶來(lái)的污染。其中膜分離技術(shù)是一種高效率的回收技術(shù)，實(shí)用性較高，是當(dāng)前發(fā)展前景最好的一種新技術(shù)。
1 膜技術(shù)概述
1.1 膜技術(shù)簡(jiǎn)介
目前的膜分離技術(shù)有多種，包括超濾、電滲析、滲析、納濾、液膜等。在各個(gè)領(lǐng)域得到運(yùn)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是不可忽視的是，目前的膜分離法還存在一些阻礙其廣泛發(fā)展的因素。例如，進(jìn)水水質(zhì)要求高、需定期清洗、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等，還需要持續(xù)的研究。
1.2 膜技術(shù)原理介紹
膜技術(shù)處理廢水的基本原理主要是利用了水溶液（原水）中的水分子具有穿透性的特征，使得分離膜能夠保持穿過(guò)的物質(zhì)不相變，并且在外力的作用下水溶液（原水）與溶質(zhì)或其他雜質(zhì)能夠起到分離的效果，最終獲得較為純凈的水，達(dá)到處理廢水、提高水質(zhì)的目的。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是屬于物理分離的范疇，物質(zhì)穿過(guò)膜不發(fā)生相變，因而其能量轉(zhuǎn)化率就比較高，并且分離的效率也較好，還具有節(jié)能好、易操作、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，在未來(lái)的研究中，這是很值得探索的且具有很大前途的新型水處理技術(shù)。
1.3 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)
膜分離技術(shù)指的是通過(guò)膜對(duì)各種物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾和分類的技術(shù)，膜能夠?qū)Σ煌奈镔|(zhì)進(jìn)行選擇性透過(guò)，可以完成物質(zhì)的分離、提純以及濃縮。膜分離技術(shù)是一種物理技術(shù)，無(wú)相變、低能耗，其效率較高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的，其處理過(guò)程易于控制，不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生污染，根據(jù)待分離的物質(zhì)的大小，可以將膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾和反滲透。微濾對(duì)于電鍍液的預(yù)過(guò)濾比較適用，超濾則主要應(yīng)用在電泳漆的回收過(guò)程中，納濾和反滲透在化學(xué)處理的后處理以及工藝純水的制備過(guò)程中使用比較廣泛。借助膜技術(shù)對(duì)電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的重金屬漂洗水進(jìn)行分離和濃縮，可以對(duì)其中的金屬離子進(jìn)行回收，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的回收利用，使得漂洗水中的金屬和水之間可以形成閉路循環(huán)。當(dāng)前，膜分離技術(shù)在電鍍水的處理過(guò)程中有十分廣泛的應(yīng)用，各國(guó)都在積極加強(qiáng)對(duì)這種技術(shù)的研究和開發(fā)。
2 膜分離技術(shù)在電鍍水處理中的應(yīng)用
有學(xué)者在電鍍鎳漂洗水的處理過(guò)程中采用膜分離技術(shù)，通過(guò)對(duì)漂洗水進(jìn)行濃縮以及回用發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)在電鍍液中應(yīng)用是可行的，膜分離技術(shù)可以對(duì)其中的鎳離子進(jìn)行有效地截留，其中截留率大于99%。在實(shí)驗(yàn)中選取的鎳離子濃度為145mg/L，經(jīng)過(guò)膜分離技術(shù)濃縮之后，濃縮液中的鎳離子濃度達(dá)到50g/L，而其余的透過(guò)液經(jīng)過(guò)處理之后還能回收利用。這種工藝對(duì)于金屬液中的金屬和水都能利用，但是由于采用兩級(jí)反滲透，其消耗的能源較多，投資也比較大。
在膜分離技術(shù)中，膜是很關(guān)鍵的物質(zhì)，膜的過(guò)濾效果會(huì)對(duì)金屬液的處理效果產(chǎn)生直接影響，有的學(xué)者以異丙醇為主要原料，經(jīng)酸解、除醇、干燥和燒結(jié)過(guò)程，制成了陶瓷超濾膜，在外界施用大約0.2MPa的壓力，在此壓力下進(jìn)行超濾分離，并且經(jīng)過(guò)沉淀處理，最終得到電鍍廢水上的清澈液體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膜的通過(guò)量會(huì)不斷下降，而且下降速度比較快，比如開始過(guò)濾10分鐘左右，膜的通過(guò)率大約為2.61立方米，而開始70分鐘之后，膜的通透率變?yōu)?.5立方米。經(jīng)過(guò)沉淀之后，電鍍水中的金屬離子主要以絡(luò)合、配合物的形式存在，可以通過(guò)孔徑比較小的陶瓷超濾膜從而被截留。其中金屬銅的去除率達(dá)到70%，金屬鉻的去除率大約為10%，在透過(guò)液中，銅、鉻、鎳的濃度分別是0.0663mg/L、0.0051mg/L和0.0763mg/L。
利用金屬離子絡(luò)合物的性質(zhì)進(jìn)行電鍍廢水膜分離試驗(yàn)，
該實(shí)驗(yàn)中，聚丙烯酸鈉是絡(luò)合劑，采用該物質(zhì)對(duì)含有銅離子的電鍍廢水進(jìn)行處理，其中液體的p H值對(duì)銅離子在廢水中的存在形態(tài)有很大的影響，產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)的前提是液體的p H值要大于6，在試驗(yàn)中將液體的p H值調(diào)節(jié)到2～3，就可以使得銅離子從絡(luò)合物中釋放出來(lái)。研究還表明，在解絡(luò)反應(yīng)之前，有一個(gè)超濾過(guò)程，隨著液體中的體積濃度因子不斷增大，廢水中的銅離子和聚丙烯酸鈉的濃度也會(huì)不斷增大，而且還會(huì)影響膜的通透性，使得通量下降。但是，銅離子和聚丙烯酸鈉之間形成的絡(luò)合物是比較穩(wěn)定的，超濾膜對(duì)銅離子的截留率不會(huì)改變，同時(shí)，解絡(luò)反應(yīng)之后，超濾回收的聚丙烯酸鈉與原始的聚丙烯酸鈉具有相似的效果。這種工藝對(duì)電鍍廢水中的銅離子的回收率可以達(dá)到96%之多，同時(shí)，經(jīng)過(guò)處理之后排放的水，銅的含量較低，其濃度小于1.0mg/L，滿足外界環(huán)境對(duì)廢水的排放要求。
微濾器的孔徑很小，為5μm，納濾膜為NF90-2540型卷式納濾膜，切割分子量為300。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納濾膜能夠?qū)﹄婂儚U水中的鉻離子進(jìn)行有效地處理，其去除率能夠達(dá)到98%，經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后的液體，鉻的濃度低于0.5mg/L，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還能用于對(duì)鍍件的漂洗。鉻溶液的濃度對(duì)膜的截留率的影響不大，但是過(guò)濾液中的鉻離子的濃度會(huì)隨著鉻溶液濃度的增加而上升，而且液體的p H值也會(huì)對(duì)鉻的截留效果產(chǎn)生顯著的影響。
外國(guó)學(xué)者也對(duì)膜分離進(jìn)行深入研究，其中有學(xué)者研究了膜處理電鍍鎳廢水過(guò)程中p H值對(duì)分離過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明，如果過(guò)濾方式為超濾，對(duì)于超濾膜而言，當(dāng)液體的p H小于3.68時(shí)，基本不能對(duì)金屬離子進(jìn)行截留，但是隨著p H值的不斷上升，其截留率會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)p H值為6.6的時(shí)候，截留率會(huì)達(dá)到98.7%。對(duì)于反滲透膜而言，如果電鍍廢水中含有弱酸根離子，當(dāng)電鍍廢水的p H值較低的時(shí)候，透過(guò)液的p H值要比原液高，當(dāng)p H值達(dá)到6.6的時(shí)候，透過(guò)液的p H值比原液低，當(dāng)原液的p H值為6的時(shí)候，透過(guò)液和原液的p H值相等，隨著原液的p H值不斷升高，膜的通量會(huì)降低。
3 膜分離技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況
從20世紀(jì)70年代開始，我國(guó)開始有工廠應(yīng)用膜分離技術(shù)處理電鍍鎳廢水和回收鎳，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，在本世紀(jì)初，膜分離技術(shù)才開始大規(guī)模、廣泛的使用，有公司利用膜分離技術(shù)回收電鍍泡沫鎳廢水中的鎳和水。此后越來(lái)越多公司開始采用膜分離技術(shù)進(jìn)行電鍍廢水處理，比如寧波科寧達(dá)工業(yè)有限公司、寧波光華電池有限公司、長(zhǎng)沙力元新材料股份有限公司等，對(duì)膜分離技術(shù)的應(yīng)用都比較多。比如長(zhǎng)沙力元新材料股份有限公司是全國(guó)知名的連續(xù)化帶狀泡沫鎳生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)量在全世界都處于領(lǐng)先地位，但是在電鍍生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了很多含鎳廢水，長(zhǎng)沙力元膜分離項(xiàng)目，就是對(duì)該公司電鍍廢水中的鎳離子進(jìn)行分離處理的工程，一開始該公司采用化學(xué)處理法進(jìn)行處理，產(chǎn)生的效果不好，而且排放的廢水中鎳離子的濃度依舊比較高，還產(chǎn)生了較多的含鎳污泥，對(duì)環(huán)境的污染愈發(fā)嚴(yán)重，隨著膜分離技術(shù)的應(yīng)用，其廢水排放中的金屬離子含量降低，而且經(jīng)過(guò)處理之后的水資源也可以利用。經(jīng)過(guò)處理之后，回收水中的總?cè)芙夤腆w量小于10mg/L，成為質(zhì)量較優(yōu)的電鍍工藝用水。運(yùn)行過(guò)程中，基本達(dá)到行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境排放要求。
3.1 紡織廢水
紡織工業(yè)產(chǎn)生的廢水里所包含的成分是比較復(fù)雜多樣的，并且在這類污水中各種物質(zhì)可能發(fā)生較快的變化。目前，我國(guó)已經(jīng)有部分紡織企業(yè)引進(jìn)并開始應(yīng)用膜分離技術(shù)處理企業(yè)的廢水了。例如，寧波神鷹針織工貿(mào)有限公司，有效地利用膜分離技術(shù)來(lái)對(duì)企業(yè)中的印染污水進(jìn)行處理和回用。兵器科學(xué)研究院寧波分院在納濾膜和反滲透膜應(yīng)用的基礎(chǔ)上開發(fā)出了全新的污水處理技術(shù)，新技術(shù)的原理是在一定壓力下，99.5%的水中鈉離子無(wú)法通過(guò)反滲透膜，比鈉離子更大的粒子更是難以穿過(guò)“篩孔”，只有較純凈的水能通過(guò)。經(jīng)過(guò)膜技術(shù)處理后，水硬度低，能夠被循環(huán)利用。有效的利用反滲透膜，對(duì)于印染企業(yè)來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。不僅能夠有效回收利用印染的原料，很大程度降低企業(yè)的成本費(fèi)用，還有希望實(shí)現(xiàn)印染企業(yè)的廢水零排放或者微排放的目標(biāo)，節(jié)約了自來(lái)水等新鮮水的運(yùn)用，對(duì)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等都是一大貢獻(xiàn)。
3.2 造紙廢水
這幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)中小型造紙企業(yè)廢水處理方法主要是應(yīng)用酸化法和超濾法。其原理是為了分離出黑液中的木質(zhì)素，同時(shí)降低其中的COD和BOD。但是，隨著膜分離技術(shù)的普及，又加上該技術(shù)具有低成本和占地面積小等優(yōu)勢(shì)，杜明等運(yùn)用微濾—凝沉淀法來(lái)對(duì)造紙廢水進(jìn)行處理，原理是利用微濾來(lái)對(duì)紙漿進(jìn)行回收，并且運(yùn)用混凝沉淀來(lái)去除造紙廢水中的主要污染物。在造紙企業(yè)中，利用納濾來(lái)進(jìn)行廢水處理，并且實(shí)現(xiàn)廢水中有用物質(zhì)的回收，能進(jìn)一步對(duì)廢水排放的污染加以有效控制。潘碌亭等則是采用TOA（正三辛胺）乳狀液膜法來(lái)對(duì)黑液進(jìn)行有效處理，這種方法能夠讓COD的去除率高達(dá)98%以上，并且經(jīng)過(guò)提取后的木質(zhì)素還可以在日后的生產(chǎn)中成為其它化工的原料和產(chǎn)品，可以起到治理污染的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)綜合利用的雙重效果。
圖3 造紙廢水膜處理工藝
3.3 制藥廢水
制藥企業(yè)中所產(chǎn)生的廢水大部分在由多種藥物生產(chǎn)過(guò)程中所排放而形成的混合廢水。之前，國(guó)內(nèi)外主要運(yùn)用的是厭氧－好氧生化聯(lián)合處理法來(lái)進(jìn)行廢水處理，具有一定的效果。然而，這一方法存在著其局限性。例如，厭氧處理的工藝對(duì)溫度和PH值等因素的要求是比較高的，同時(shí)，這種方法的操作范圍十分有限，構(gòu)筑物停留時(shí)間比較長(zhǎng)。另一方面，利用厭氧處理的方法來(lái)處理沼氣，所獲得的產(chǎn)量小，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較低，而且處理后直接排放出去就會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的二次污染，可能引起其他安全隱患。另外，單一的常規(guī)好氧生化處理方法，其弊端也是比較明顯的。膜技術(shù)的出現(xiàn)，能夠一定程度上減低難度。PW膜生物反應(yīng)器技術(shù)，主要是由膜組件和生物反應(yīng)器所組成，能夠在一定時(shí)間內(nèi)維持較高的MLSS濃度，以及維持較長(zhǎng)的SRT時(shí)間。并且，因?yàn)槟ぞ哂懈綦x的作用，這就使得那些生長(zhǎng)速度很慢的硝化細(xì)菌可以有時(shí)間在反應(yīng)器里面得到積累，當(dāng)MLSS逐漸提高后，硝化細(xì)菌數(shù)量也在持續(xù)增加，使得反應(yīng)器硝化能力不斷增強(qiáng)，以至于通過(guò)膜后，所出的水大多數(shù)是不含有細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等有害物質(zhì)，濁度比較低，完全符合國(guó)家規(guī)定的廢水排放的標(biāo)準(zhǔn)。
3.4 重金屬?gòu)U水
重金屬?gòu)U水污染是造成環(huán)境污染的因素之一。尤其是像電鍍、冶金、礦山等企業(yè)都是重金屬?gòu)U水的高產(chǎn)區(qū)。在進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含有鉻、鎳、銅、鎘等金屬離子的廢水。目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行重金屬?gòu)U水處理的主要方法是液膜法和離子交換法。并且主要回收的是酸水中的ZN2+，但是難以對(duì)NA2SO4和H2SO4進(jìn)行有效回收。如今的納濾膜技術(shù)能夠確保有90%的含重金屬?gòu)U水得到有效的回收或者被純化，并且在整個(gè)分離的過(guò)程中重金屬離子的濃度會(huì)隨之逐步加大，甚至是可以達(dá)到回收利用的標(biāo)準(zhǔn)。在條件允許的情況下，甚至還可能分離回收其他離子，例如Ni2+和CD2+。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著對(duì)膜技術(shù)的推廣，又由于該技術(shù)在處理廢水方面的優(yōu)勢(shì)，這為未來(lái)膜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了機(jī)會(huì)．膜技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了廢水處理的發(fā)展，給予了人們生活生產(chǎn)更多的便利。但是，它是近幾年發(fā)展起來(lái)的比較年輕的新型技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)仍然還不夠成熟，大規(guī)模工業(yè)化膜分離的例子較少，更多的分離技術(shù)尚處在探索和研究的過(guò)程中，有許多存在的問(wèn)題有待解決改進(jìn)，這也是未來(lái)膜技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。
電鍍行業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要行業(yè)，在電鍍生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多電鍍廢水，廢水直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，給人們的健康帶來(lái)威脅，在排放廢水之前應(yīng)該要加以處理。傳統(tǒng)的處理方式是化學(xué)沉淀處理，這種方法會(huì)產(chǎn)生其他的沉淀污染，而且過(guò)濾效果不好。膜分離技術(shù)可以從金屬溶液中分離出各種重金屬離子，將重金屬離子和水溶液分開利用，對(duì)很多電鍍水中的價(jià)值較高的金屬都能實(shí)現(xiàn)高效回收，所以膜分離技術(shù)可以促進(jìn)電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
來(lái)源：電鍍網(wǎng)
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