膜吸收技术在氰化物废水处理中的应用_精品文档资料下载.pdf

膜吸收技术在氰化物废水处理中的应用_精品文档资料下载.pdf

《膜吸收技术在氰化物废水处理中的应用_精品文档资料下载.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《膜吸收技术在氰化物废水处理中的应用_精品文档资料下载.pdf（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

废水处理中图分类号：

X7031文献标识码：

B文章编号：

10003770（2006）07009105氰化物是重要的化工原料，广泛使用于制药、农药、采矿、化纤、塑料和电镀等行业。

另外，在焦化、化肥、机械加工和化工合成等行业中还有大量的氰化物作为副产物生成。

由于氰化物强烈的毒性，有关含氰废水的治理一直受到人们的极大重视。

目前，见报道的含氰废水处理方法主要有化学氧化（氯碱、二氧化氯、臭氧）、高温水解、电解、离子交换、活性炭吸附、液膜和生物处理等【I2】。

近年来，作为高科技含氰废水处理技术的膜吸收法，由于具有能耗低、无二次污染和可实现污染物资源化等特点而日益受到人们的关注【川】。

为促进膜吸收技术处理氰化物废水的研究和应用，本文综合文献报道和我们自己的研究成果，对膜吸收技术处理含氰废水的相关理论、工艺操作控制、设备、膜污染、经济评估和实际应用等方面的研究状况进行系统的介绍、分析和评论。

1基本理论11原理膜吸收（membraneabsorption）过程脱除、回收废水中氰化物的原理可用图1来说明。

如图1所示，疏水微孔膜把含氰废水和NaOH吸收液分隔于两侧。

由于膜的疏水特性，膜两侧的水溶液各行其道，互不接触。

在膜两侧溶液中存在着HCN的浓度（蒸汽压）差，在这一浓度（蒸汽压）差的推动下，遵循亨利定律，HCN在废水膜界面上自动挥发（解吸）；

自含氰溶液中解吸出来的气态HCN沿膜微孔向吸收液侧扩散；

气态HCN在吸收液膜界面上为NaOH吸收、并反应生成不挥发的NaCN而被回收。

废一吸收液cN（气态）i。

、NaOH一NaCN膜微孔11HKm1圈1膜吸收技术脱氰原理示意圈Fig1SchematicofdecyanationprinciplebymembraneadsorptionHCN透过膜由含氰废水进入吸收液后，迅速为NaOH吸收并反应生成NaCN。

因此，在吸收液中的HCN浓度始终为零，即膜两侧始终存在着HCN的浓度（蒸汽压）差。

只要吸收液中有足够的NaOH，含氰溶液中的HCN就会源源不断地向吸收液中转移，直到含氰溶液中HCN的浓度降至接近零。

与此同时，吸收液中的NaCN浓度不断升高，HCN在吸收液中得到了浓缩。

在膜吸收过程中被传递的是具有挥发性的HCN分子，而不是不具挥发性的CN-离子和络合物。

HCN是通过膜微孔完成由废水向吸收液的传递。

膜微孔中充满着气体（空气），看起来好像是气收稿日期：

20050508作者简介：

徐国伟（1970-），男，工程师，主要从事环境监测和废水处理的研究联系作者：

沈志松；

E-mail：

zshenpubwxjsinfonet。

维普资讯http:

/92水处理技术第32卷第7期体在起着分离作用。

因此，在最初的文献中把这一过程称为“气态膜过程（gasmembrane）”p，89或“充气膜过程（gasfilledmembrane）”嘲。

12传质阻力氰化物在膜吸收过程中的传质阻力1K可用双膜理论（doublefilms）和阻力串联模式（resistanceinseries）来处理。

如图1所示：

总传质阻力K包括废水侧液膜阻力1K膜阻力1和吸收液侧液膜阻力1，可用式

（1）表示为：

1K=IKf+IHKm+1K

（1）式中，K，分别HCN在液相、膜和吸收液中相应的传质系数，为总传质系数，日是HCN在水相中的亨利系数。

研究表明，相对于1Kf，1HK和1K都很小，可忽略不计。

因此，式

（1）可简化为：

1K=IKf

（2）式

（2）的物理意义是，HCN在膜吸收过程中由废水向吸收液传递时，其传质阻力主要来自废水和膜边界层的液膜阻力。

2研究与应用21材料和设备211膜材料用于脱氰的膜要求具有疏水性和微孔性两大特点，主要的制备材料有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚偏四氟乙烯等。

其中，以用拉抻法制备的聚丙烯中空纤维膜的应用最为广泛。

实用上要求，在保证疏水性能的前提下，膜的孔隙率和微孔直径越大越好，这样方能有利于HCN在膜内的传质。

表1是国内外主要的聚丙烯中空纤维膜生产商及其产品的性能。

212设备膜吸收过程的主要设备包括膜接触器（contactor）、废水泵、吸收液泵、废水（循环）槽和吸收液循环槽。

其中膜接触器是核心设备。

如图2所示，膜接触器是一塑料圆筒，成千上万根中空纤维膜由胶粘剂封装于内，其结构类似列管式热交换器，分管程（纤维管腔）和壳程（纤维间空隙），含氰溶液和吸收液分别在管程和壳程内流动。

一般的膜接触器，中空纤维在膜壳内是无规则的排列，壳程中的流体由侧面导入图2（a）。

而在美国Celgard公司生产的LiqueCel聚丙烯中空纤维膜接触器内【图2（b），所有中空纤维都被编织在一起、等距离而有规则地排列，壳程中的流体是通过接触器中心的多孔布水管导入。

该接触器的特点是布水均匀，可确保每根纤维的周围都为液体所包围，避免了一般膜接触器内的短路和死角，减少了流动阻力，提高了传质效率。

废水图2（a）传统接触器进口吸收液进口中空纤维胶粘剂一废水藿蓼匿茎哥程中心布水管出水孔档板吸收液出口图2（b）LiqueCel接触器圈2中空纤维膜接触器示意圈Fig2Schematicofhollowfibermembranecontactor但是该接触器的价格不菲，1个膜面积为19m的LiqueCel接触器（4x28），在美国的销售价为5000美元而1个膜面积为14m2的国产膜接触器（90xlOOOmm），其销售价仅为人民币2500元。

213工艺流程膜吸收法脱除氰化物的工艺流程如图3所示。

含HCN的废水由泵打往中空纤维膜接触器下端，沿中空纤维膜管腔流动至上端再返回循环槽。

如此反复循环，直到溶液中HCN的浓度降到预定浓度为止。

透过膜的HCN为膜管腔外的NaOH溶液吸收并反应生成NaCN而被回收。

NaOH溶液由另一泵自碱液循环槽打入接触器在中空纤维膜组件壳程的下端，沿中空纤维膜外壁流动至接触器上端，然后流回碱液循环槽。

如此反复循环，直到其中的NaOH完全为HCN中和。

表1国内外主要聚丙烯中空纤维膜性能Table1Performanceofmainpolypr0pylenehollowfibermembraneathomeandabroad生产商外径（釉）内径（m）微孔孔径（m）孔隙率（）泡点压力（MPa）国产320480002xO13003X30（CelgardInc，USA）240300003x024016Accu（AkzoNobel，Oerman）650350O535O-3维普资讯http:

/徐国伟等，膜吸收技术在氰化物废水处理中的应用93田3双循环工艺流程示意田Fig3Diagramofdouble-cycletechnologicalprocess22处理效果221传质系数K在超滤和反渗透等传统膜分离过程中，传质对象是占溶液组分99以上的水，在相当长的时间（数天以上）内水通量基本保持不变，传质状况可用膜通量，来表征。

而在膜吸收过程中，传质对象是占溶液组分仅为1以下的HCN等挥发性物，在很短的时间内（数小时以下）挥发物的通量就会急剧的衰减，是个变量。

而且，传质通量，与挥发性物的起始浓度相关，可比性很差，不宜用通量来表征HCN在膜吸收过程中的传质状况因此，文献上采用与起始浓度无关的传质系数K来表征膜吸收技术在废水处理过程中的处理效果。

测定HCN在膜吸收过程中传质系数K的方程是：

lnCoC,=（KAV）t（3）式中，C。

和C1分别是时间t=0和t=t时HCN的浓度，A是膜面积，是废水容积。

任钦等在废水体积为lO00mL、pH5、流量500mLmin、温度18、膜面积为14446cm2实验条件下，计算求得K=I05x103cms，1IlCott-t关系为y=O0958x01736，RZ=09917；

HCN浓度与操作时间关系列于表29。

在废水处理中，需把废水中的CN离子转化为HCN。

为表述方便，本文在讨论HCN浓度相关问题裹2I-IClq浓度与操作时问的关系Table2HCNconcentrationvsoperatingtime时间（rain）废水中CN浓度（ragL）CN去除率（）012775-1O524359O202059839355589565O15199865419978005999时，以CN离子浓度表示HCN的浓度。

在不同含氰废水中的HCN的传质系数值列于表3。

裹3HeN的传质系数值Table3Masstransfercoe蚯cientofHCN废水种类废水pH104cms）模拟废水【ol3105电镀废水p一】540毗喹酮9559咖啡因【lI2103丙烯腈【ll】5I83_3苯甲腈n19811222去除率和残留浓度理论上，氰化物在膜吸收过程中的去除率可达到