1 含油廢水的處理
含油廢水面廣量大, 鋼鐵工業的壓延、金屬切削、研磨, 以及石油煉制及管道運輸等都產生含油廢水, 處理含油廢水的目的主要是除油同時去除COD及BOD.膜分離技術在含油廢水處理中的研究與應用相當廣泛, 主要是采用不同材質的超濾膜和微濾膜來處理。
唐燕輝等利用自行設計、組裝的膜處理裝置,考察了多種制膜方法,實驗表明用加壓制膜法制備的超濾膜(A4 膜),分離機械加工排放的含油污水時,可以使CODCr 從728.64 mg/L 降至87.8 mg/L,含油質量濃度從5 000 mg/L 降至2.5 mg/L,脫除率分別達到87.95%和99.95%, 分離后排水已達到國家規定的排放標準〔3〕。B. E. Reed 研究了用截留相對分子質量為120 000、表面荷負電和截留相對分子質量為100 000、表面不帶電的管式聚亞乙烯氟超濾膜處理含質量分數為0.5%油脂的金屬工業廢水〔4〕。荷電膜由于高的截留相對分子質量和表面電荷,其平均滲透通量遠大于不帶電膜。當油脂質量濃度小于50mg/L、總懸浮固體質量濃度小于25 mg/L 時,荷電膜油脂的平均去除率為97%,而不帶電膜為98%.兩種膜對總懸浮固體的去除率均接近97%.張國勝采用0.2 μm 氧化鋯膜處理鋼鐵廠冷軋乳化液廢水,通過對膜的選擇、操作參數的考察、過程的優化,獲得了滿意的結果,膜通量100 L/(m2.h) 時,含油質量濃度從5 000 mg/L 降至10 mg/L 以下,截留率大于99%,透過液中油質量分數小于0.001%,并且該技術已實現了工業化應用〔5〕。張裕嬡用相轉化法制備聚砜- Al2O3 復合膜,將Al2O3 微粒填充到聚砜中,并用該復合膜對華北油田北大站外排水砂濾后水樣進行了超濾處理,原水的油質量濃度為640 mg/L, 處理后的油質量濃度小于0.5 mg/L,完全符合回注水的要求〔6〕。
2 染料廢水的處理
目前在染料的工業生產過程中,產生大量的高鹽度( 質量分數大于5%) 、高色度( 數萬至十幾萬) 、高CODCr( 數萬至十幾萬)的廢水。由于該類廢水的BOD5 與CODCr 的比值小于0.4,生物降解性差;同時廢水中所含的鹽將進一步降低廢水的生物降解性,所以生化處理前必需對其進行預處理〔7〕。
楊剛等采用CA 卷式納濾膜進行了二苯乙烯雙三嗪型熒光增白染料(NT)水溶液脫鹽和濃縮過程的研究。在1.8 MPa 壓力下經納濾膜處理后,NT 染料水溶液中的NaCl 濃度從1.05 mol /L 降到0.049mol /L 以下,NT 濃度從0.14 mol /L 濃縮到0.25 mol /L以上,NT 成分的平均截留率達99.8%〔8 〕。GuohuaChen 等采用ATF50 型納濾膜對香港的印染廢水進行處理,兩股原水的COD 分別為14 000 mg /L 和5 430 mg/L,經納濾后,兩股廢水的COD 截留率分別達到95%和80%~85%,出水達到了香港的排放標準〔9〕。劉宗義利用卷式反滲透膜處理腈綸絲洗滌廢液,進膜廢液中己內酰胺單體質量濃度在2 000mg/L以上時,可以使單體含量濃縮10 倍以上,截留率達到80%左右,透過液可作為工藝用水,可節約大量新鮮軟水,具有顯著的經濟效益〔10 〕。郭明遠等自制了醋酸纖維素納濾膜,研究了該納濾膜對活性艷紅、X- 3B 水溶液的分離性能,結果表明,CA 納濾膜可用于活性染料印染廢水的處理和染料回收〔11〕。
3 造紙廢水處理
造紙廢水一般含懸浮物( 包括無機和有機的)較多,為避免廢水污物堵塞薄膜,減少清洗難度和頻率,不宜直接用一段膜分離法,最好在膜分離前進行絮凝和常規過濾等預處理。目前對造紙廢水的膜分離法的研究已取得實質性進展,并已開始進入工業化階段。除抄紙廢水( 白水) 用氣浮法即可處理外,膜分離法幾乎適用于處理所有的制漿造紙廢水( 如機械漿廢水、硫酸鹽漿漂白堿性廢水、涂布廢水、亞硫酸鹽廢液等),特別對漂白廢水的毒性、色度和懸浮物的去除有明顯效果。
薛建軍等研究用MAE(membrane-assisted electrolysis)單陽膜技術控制造紙黑液的污染。研究表明,MAE 單陽膜技術不但能回收有用的化學品,還可將黑液的CODCr 從112 000 mg/L 降到2 000 mg/L左右,具有明顯的控制效果〔12〕。F. Zhang 進行了草漿CEH 漂白廢水的超濾處理研究,選用透過相對分子質量分別為3 000(A)、10 000(B)、30 000(C)、60 000(D)4 種平板PS 膜( 單膜有效面積0.33 cm2,操作壓力0.3 MPa)進行對比研究,結果表明, A、C 膜具有較顯著的分離效果和膜通量〔13〕。分別以C、A 膜為一、二級聯合處理CEH 漂白廢水,膜通量為16.6 L/(m2.h),BOD5 去除率為66.0%,CODCr 去除率為85.1%,TOC去除率為71.6%.黃水前等提出,采用pH 范圍為1~14 的高耐酸堿無機膜處理堿性造紙黑液,不需調整控制pH〔14〕。利用不同孔徑的高耐堿無機分離膜可回收纖維素、膠體SiO2、木質素( 相對分子質量為1 000~12 000,分子大小為2.4~ 4.0 nm)和還原糖( 相對分子質量約為200~400,分子大小為1~2 nm)等,最終透過液主要含氫氧化鈉,質量分數調整到10%~12%即可回收用于蒸煮制漿,實現造紙工業廢水的閉路循環。
4、重金屬的廢水處理
在工業廢水中重金屬廢水占有相當大的比例,如電鍍、冶金、化工、電子、礦山等許多工業過程中都會產生含鎳、鉻、銅、鉛、鎘等金屬離子的廢水, 利用膜技術不僅可以使得廢水達標排放, 而且可以回收有用物質。
許振良等利用3 種單皮層聚醚酰亞胺( PEI) 中空纖維超濾膜, 對水溶液中重金屬離子( 鎘和鉛,質量濃度均為100 mg/L)的脫除進行了膠束強化超濾研究〔15〕。在膠束強化超濾(MEUF)過程中,測定了流速、操作壓力、表面活性劑( 十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉)與濃度對超濾膜分離重金屬離子性能的影響,結果表明,鎘和鉛的截留率可達99.0%以上,滲透通量可達1.83 ×10- 10 m3 /(m2.s.Pa)同時,對聚電解質( 羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酸鈉)在MEUF 中的應用也進行了研究。R. J. Lahiere 等報道了采用陶瓷膜處理廢水中的重金屬離子,方法是用堿中和使之形成氫氧化物沉淀,通過0.8 μm 和1.4μm 兩種孔徑膜的兩級過濾,使重金屬氫氧化物質量分數從0.012%下降到0.000 2%以下,并把懸浮液濃縮至15%~20%〔16〕。X. Chai 采用RO 膜對含銅廢水進行研究,當進水銅質量濃度340 mg/L 時,透過液中銅質量濃度小于4 mg/L,去除率接近99%〔17〕。