煤化工反滲透濃水濃縮的研究現(xiàn)狀

邢明皓（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

煤化工反滲透濃水濃縮的研究現(xiàn)狀

邢明皓（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

隨著我國煤化工產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步發(fā)展，如何有效維護(hù)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的平衡成為社會關(guān)注的要點(diǎn)。煤化工項(xiàng)目屬于典型的資源密集型產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)過程中不僅需要消耗大量水源，同時還會形成巨大的含鹽廢水排放量，對環(huán)境的負(fù)面影響十分明顯。反滲透膜技術(shù)是應(yīng)對煤化工含鹽廢水處理的重要手段，目前在國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)得到了有效地推廣和應(yīng)用，但就其產(chǎn)水率而言并不十分理想。本文以下針對煤化工反滲透濃水濃縮現(xiàn)狀進(jìn)行研究，并提出相關(guān)的建議和展望。

煤化工；反滲透；膜材料；濃水濃縮

積極發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)是解決我國石油、天然氣資源不足的重要途徑，而從工藝角度來說，煤化工項(xiàng)目所產(chǎn)生的污染物主要是大量含鹽廢水，具有排放量大、水質(zhì)穩(wěn)定、氯離子含量高等特征，如果直接排放到自然環(huán)境中，會對水源、土壤、大氣等造成嚴(yán)重的污染；常見的煤化工含鹽廢水處理手段主要有電滲析法、蒸餾法、離子交換法、反滲透法等。其中，反滲透法具有無污染、費(fèi)用低、能耗少、重復(fù)利用等優(yōu)勢，成為煤化工產(chǎn)業(yè)的首選凈化技術(shù)。

現(xiàn)階段，國內(nèi)在利用反滲透法的過程中，產(chǎn)水率最高可以達(dá)到75%，這也就意味著單位含鹽污水處理中仍有四分之一的反滲透濃水產(chǎn)出，依然會對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，因此需要研究更有效的途徑。

1 反滲透濃水濃縮技術(shù)概述

從我國的客觀能源形式來看，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)具有必然性，相對應(yīng)地也必須加強(qiáng)對煤化工產(chǎn)業(yè)的污染控制和處理。反滲透濃水濃縮技術(shù)主要包括正滲透技術(shù)、反滲透技術(shù)、膜蒸餾技術(shù)等，其設(shè)備工藝在當(dāng)前各行業(yè)中都有廣泛地應(yīng)用，是解決當(dāng)前水資源匱乏和水資源利用的有效途徑。

1.1 正滲透技術(shù)

正滲透技術(shù)起源于上世紀(jì)90年代，是一種典型的利用滲透壓原理實(shí)現(xiàn)的液體凈化、濃縮技術(shù)，最早應(yīng)用于海水淡化系統(tǒng)；同樣，在煤化工產(chǎn)業(yè)中，正滲透技術(shù)利用的是含鹽廢水和驅(qū)動液的滲透壓差別實(shí)現(xiàn)的，工藝開展過程中，濃鹽水和驅(qū)動液分別置于正滲透膜兩側(cè)，濃鹽水的滲透壓比驅(qū)動液低，水在滲透壓的作用下開始向驅(qū)動液移動，當(dāng)濃鹽水與驅(qū)動液之間的濃度達(dá)到平衡時停止，實(shí)現(xiàn)濃縮目的。

1.2 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)的原理是，采用離子交換的手段改變水體硬度，增加含鹽成分的活性，向滲透膜的含鹽廢水一側(cè)認(rèn)為增加滲透壓，除了水分子之外其他物質(zhì)都被攔截在滲透膜表面。由于人為技術(shù)的參與，反滲透技術(shù)的效率較高，同時在酸性條件下，主要的硅、鈣等成分以離子狀態(tài)呈現(xiàn)，存在大幅度提升反滲透回收率的可能；其工藝流程為煤化工含鹽廢水進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過簡單過濾之后輸入高壓水泵，進(jìn)而通過反滲透膜裝置獲得凈化水。

1.3 膜蒸餾技術(shù)

膜蒸餾技術(shù)出現(xiàn)時間較早，上世紀(jì)60年代已經(jīng)開始用于大規(guī)模工業(yè)裝置的水體凈化，但由于材料、工藝方面的限制，發(fā)揮的濃水濃縮效果有限；經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，科技水平不斷提升產(chǎn)生了巨大的推動作用，膜蒸餾技術(shù)也成為國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的首選濃縮凈化技術(shù)，同時具有操作簡單、設(shè)備穩(wěn)定、投資較少等優(yōu)勢。

以上三種反滲透濃水濃縮技術(shù)各有優(yōu)勢，其中反滲透技術(shù)是世界范圍內(nèi)公認(rèn)的高效途徑，特別是高效反滲透技術(shù)，水回收率可達(dá)到90%以上，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

2 反滲透濃水濃縮技術(shù)在煤化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

煤化工產(chǎn)業(yè)是一個復(fù)雜龐大的工業(yè)體系，在針對污水處理的過程中，需要分析含鹽成分、濃度的問題，進(jìn)而確定相關(guān)的反滲透濃水濃縮技術(shù)；反滲透濃水濃縮技術(shù)中的關(guān)鍵是滲透膜，膜材料的技術(shù)決定了濃縮凈化技術(shù)的優(yōu)劣，目前國內(nèi)主要作為滲透膜的材質(zhì)包括聚四氟乙烯、聚丙乙烯、聚偏氟乙烯等，在應(yīng)用中分別有不同的表現(xiàn)。

首先，聚四氟乙烯膜是最常用的一種反滲透法材料，表面張力可以達(dá)到33x103N/m，同時具有良好的疏水性和耐氧化性。國內(nèi)針對聚四氟乙烯膜的真空膜蒸餾濃縮反滲透海水濃鹽水實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯膜對溫度的變化十分敏感，當(dāng)溫度達(dá)到67攝氏度，聚四氟乙烯膜的通水量表現(xiàn)最佳，鹽分過濾率可以達(dá)到98%（真空、加壓環(huán)境）。

其次，聚丙乙烯膜與四氟乙烯材質(zhì)相比疏水性較差，但張力有所增加，同時價(jià)格較低，適合中小企業(yè)生產(chǎn)使用。但由于化學(xué)穩(wěn)定性較差，易發(fā)生氧化反應(yīng)，因此大多在溫度穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境中應(yīng)用。

再次，聚偏氟乙烯膜的化學(xué)性介于四氟乙烯和聚丙乙烯之間，在常溫下可以溶解于多種溶劑，在制備、儲存等方面較為便捷。

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤化工產(chǎn)業(yè)不僅滿足了社會對能源多樣化需求，同時也提供了種類繁多的化工產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有不可替代的作用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，含鹽廢水的處理也成為亟待解決的瓶頸問題。反滲透濃水濃縮技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性和先進(jìn)性，在不同的生產(chǎn)工藝設(shè)備中得到充分應(yīng)用，是確保環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益平衡的關(guān)鍵，積極開展產(chǎn)水率工藝方面的研究，對我國未來的煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

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