文档介绍：直接接触式膜蒸馏工艺处理高浓度氨氮废水的影响研究
刘乾亮1 马军1,2 王争辉1 史凤梅1

哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨城市水资源开发利用北方国家工程研究中心哈尔滨
(1 , 150090;2 ( ) , 150090)
摘要采用直接接触式膜蒸馏工艺处理高浓度氨氮废水以硫酸溶液为吸收液考察了吸收液
, ,
浓度对膜蒸馏过程中氨氮的传质和分离性能的影响。结果表明,以硫酸为吸收液对高浓度氨氮废水
的处理有很好的效果,吸收液浓度的增加对氨氮的传质过程和去除没有明显的促进效果,但可极大
地促进水的传质,从而导致分离系数下降,易造成疏水膜的润湿。
关键词直接接触式膜蒸馏工艺氨氮废水分离系数

引言
0
氨氮是引起水体富营养化和水质恶化的主要原
因,工业生产中对氨氮废水的排放有严格控制,高浓
度氨氮废水具有很强的生物毒性[1],不能直接进入
污水处理系统,针对高浓度氨氮废水的主要处理方
法是吹脱法,但其能耗大,维护费用高[2],效率也较
难提高。膜蒸馏作为一种脱除水中挥发性物质的工
图直接接触式膜蒸馏试验装置
艺近年来受到广泛关注。试验采用直接接触式膜蒸 1
传质系数和分离系数的确定
馏工艺通过提高原水使氨氮以挥发态 2
, pH, NH3
氨氮的传质主要分为个过程[3]
的形式透过膜孔,进入吸收液,从而实现氨氮与水的 3 :
氨氮在原料液中由液相状态转变为气相状态
分离。(1) ;
试验装置与方法()氨氮以气体形式透过膜孔;
1 2
()氨氮在膜的另一侧被吸收液吸收。此个
试验装置如图1所示,采用聚四氟乙烯(PTFE) 3 3
步骤分别对应个不同传质速率通过项传质速
平板膜膜面积为 2 平均孔径为 3 , 3
, 4m ,
率的推导,可得到系统的总传质系数,
左右。间歇运行,原料液和吸收液通过蠕动泵定量进 Ka Ding Z W
等[4]结合膜两侧的物料平衡和边界条件得到以下
入膜组件,原料液通过膜上表面,吸收液通过膜下表,
传质方程见式
面,膜下表面由无纺布支撑。原料液由氯化铵和蒸馏[ (1)]:
水制成氨氮浓度为左右初始为 0
, 600mg/L , pH 12, JA cf
ln t
Ff 1-exp(- KaA /Ff) -JA/ cf
吸收液由98%浓硫酸和蒸馏水制成,容量均为1L, ρ{[( ) ] ρ} ( )
原料液和吸收液采用蠕动泵传输,流量为/ JAt
250mL =-ln 1- 0 (1)
m
min左右,原料液置于电子天平上,随时监测质量变( )
式中原料液流量
Ff———,mL/min;
化,运行温度为20℃,运行时间为5h,每次运行结
0 原料液的起始浓度
cf———,mg/L;
束后用蒸馏水清洗3次,膜干燥后再次试验。采用
t 时刻的浓度
cf———t ,m /L;
不同的硫酸浓度对比分析,硫酸浓度分别为0(直接 g
A———膜面积,m2;
以蒸馏水为吸收液)、%、1%、2%、5%和10%。
传质系数
Ka———;
m0———原料液的初始质量,k ;
国家自然科学基金资助项目