陶瓷膜微滤工艺在大理石加工废水中的应用

在中国，大理石加工过程中会在环境中产生大量污染物，主要包括石材加工粉尘，锯木厂和富含石材粉的磨房冷却水。通常，成品石材加工成石板，原料利用率仅为60％左右。剩余废物的约三分之一以石粉的形式排放到废水中。石材废水的主要成分是不饱和脂肪酸及其皂化，木质素及其降解产物，添加到石材粉末和锯片的冷却水中。这些有机高分子化合物可以吸附石粉中的细颗粒，从而它们可以长时间保持胶体状态而不会沉降，从而引起水污染。目前，我国大理石加工业中有关污染问题的研究很少。唯一报道的处理方法是絮凝和沉淀。但是，该方法占地面积大，絮凝沉淀​​处理时间长。带进来的锯片，冷却剂和高分子化合物很容易使小的石材粉末形成乳液，甚至形成胶体，很难通过自然沉降将其除去。近年来，随着中国对环境水污染的处理要求越来越高，这种废水的处理也受到越来越多的关注。目前的膜分离技术已广泛应用于工业水处理领域，主要包括水净化处理和污水处理两个方面。净水处理主要是制备饮用水和淡化水。污水和废水处理主要包括各种化工废水处理，含油废水处理以及生活污水处理和回用。在大理石加工厂中，采用陶瓷膜微滤法过滤污水，并研究了操作条件的影响，确定了膜清洗方法。本文提供的膜分离技术为消除石料废水的环境污染，工艺废水的回用和提高水资源的利用提供了新途径。 1实验部分1.1实验装置和过程陶瓷膜微滤实验装置的流程如图1所示。将废水添加到废水箱中，并使用离心泵对膜组件进行交叉流过滤。渗透物从模块的侧面出口流出，并返回废水箱。渗余物也流回储罐，以保持实验条件，流速和过滤的一致性。通过阀K3和K15调节和控制压力差，通过转换流量计读数获得流量，并通过平均膜组件的入口压力和出口压力获得过滤压力差。实验中使用的陶瓷膜是江苏九五高科技有限公司生产的直径为0.8um的19通道管状Al2O3膜。膜管的有效长度为24cm，内径为4mm，并且膜面积为0.0573m2。 1.2分析检测方法采用pH计测量废水的pH值。重量法用于固体质量浓度分析。激光粒度分析仪（Mastersizer 2000）用于粒度分析。废水中的COD值根据GB / T11914-1989重铬酸钾氧化法测定。 1.3实验原料石料废水取自大理石加工厂的天然沉淀废水。经过三次采样检查，测得平均固体质量浓度为6g / L，pH为9，废水中的平均COD为38mg / L，污水中固体颗粒的分析结果为10％粒径小于1um，60％小于3um，90％小于5um，平均粒径约为2.5um。 2结果与讨论2.1膜孔径的选择为了选择合适的膜孔径，有必要分析微滤过程中原料液体中固体颗粒的粒径分布和物料液体的稳定通量。平均石材废水的粒径为2.5um，只有10％的粒径小于1um，因此从粒径与膜孔径的匹配角度出发，本实验采用带孔的膜管尺寸为0.8um进行过滤。对质量浓度为6 g / L的石料废水进行了恒定质量浓度实验，也就是说，将渗透液返回到进料液槽中，以保持槽中固体颗粒的质量浓度不变。操作条件为温度43℃，操作压力差为0.07MPa，膜表面流速为1.0m / s，每10分钟测量一次膜通量。实验结果如图2所示。从图2可以看出，用孔径为0.8um的膜管过滤后，膜通量从最初的456L /（m2h）迅速降低到421L /（m2h）。 ），然后继续过滤，随着时间的流逝，膜通量基本上不再出现。品种。因此，在该操作条件下，通过用孔径为0.8um的膜管过滤可以得到稳定的通量。 2.2温度的影响温度对液体通量的影响主要是由于温度对液体粘度的影响。温度升高，原料液体的粘度降低，扩散系数增加，并且浓差极化的影响减小。当原料液体的质量浓度为2 g / L，膜表面流速为1.0 m / s，工作压力差为0.07 MPa时，研究温度对膜通量的影响。实验结果如图3所示。由图3可知，温度对膜通量具有显着影响，并且膜通量与温度具有大致线性的关系。 2.3膜滤除率的研究在温度为40°C，工作压差为0.07MPa，膜表面速度为1.0m / s的操作条件下，原料液体中固体颗粒的质量浓度为2、4、6、8 ，10g / L通过质量浓度平均值分析L的渗透物，得出通过膜过滤法去除的固体颗粒的排斥率：R =（1-p渗透物/ p原料）* 100％。在实验中还测量了原料液和渗透液。 pH和COD值如表1所示。从表1可以看出，陶瓷膜微滤工艺对废水的pH值和COD值影响很小。通过固体质量浓度的计算，已知使用陶瓷膜微滤从石料废水中去除固体颗粒具有良好的效果，废品率为99.2％至99.8％。 2.4工作压力差的影响在40°C的温度下，对质量浓度为6 g / L的石材废水进行了恒定质量浓度实验。在该实验中，膜表面流速为1.0 m / s。检查了相同的膜表面流速和不同的操作压力。膜通量随时间的差异如图4所示。由图4可知，在相同的膜表面流速下，当工作压力差为0.07MPa时，膜通量基本不随时间变化，可以在稳定的透过量下进行膜过滤。在0.10 MPa时，膜通量随时间略有下降。在0.15 MPa时，膜通量随时间下降更快。当工作压力差为0.07、0.10和0.15 MPa时，膜的纯水渗透通量分别为428、543、732 L /（m2h）。出现上述现象的原因是，在高工作压力差下，对于已经沉积在滤饼层上的小颗粒，粘性力和摩擦力起着决定性的作用。小颗粒连续沉积在膜表面上的过程是增加滤饼层的厚度和密度的过程，导致膜的渗透通量连续降低。因此，在实验中选择合适的工作压力差和膜表面流速对于保持膜过滤膜的长期稳定通量非常重要。生产应用中的流程。 2.5膜表面流速的影响膜表面流速是指原料液体沿膜表面的流速。它的大小代表流体在薄膜表面上产生的剪切力，抑制颗粒在薄膜表面上的沉积，并使薄膜沉积在薄膜表面上。颗粒返回液体的能力。在40°C的温度下，对质量浓度为6 g / L的大理石废水进行了恒定质量浓度实验。研究了在不同膜表面流速下膜通量随工作压力差的变化。实验结果如图5所示。从图5可以看出，在较高的膜表面速度（1.0 m / s）下，渗透通量随工作压力差的增加而线性增加，并且没有浓度。极化并建立滤饼层。在低膜流速（0.5m / s）和低工作压力差（小于0.06MPa）下，渗透通量线性增加。在高工作压力差下，渗透通量不再具有线性关系，显示强浓度极化或建立滤饼层。随着工作压力差的增加，膜渗透通量减少，渗透通量增加。数量趋于达到极限。产生上述现象的原因是，膜污染可分为浓差极化，膜孔堵塞和滤饼层污染等。膜表面的滤饼层污染是影响错流微滤过程的主要因素之一。 。滤饼层的形成可分为两种情况。一种是在膜表面上的高流速可以去除部分沉积层，而形成滤饼层的过程称为可逆过程。这样的系统将获得稳定的渗透通量，即颗粒的沉积和洗脱处于平衡状态。另一种形式是不可逆的滤饼层，也就是说，单个小颗粒吸附到滤饼层中的过程是不可逆的。一旦单个小颗粒沉积在滤饼层中，就无法将其返回给料液中。只有当流体的错流速度足够大时，冷凝的颗粒才能从滤饼层返回到进料液中。 pstyle =” fo