一、膜分離濃縮技術(shù)簡(jiǎn)介
膜分離技術(shù)是利用膜對(duì)混合物中各組份的選擇透過(guò)性能來(lái)分離、提純和濃縮目的產(chǎn)物的新型分離技術(shù)，膜分離過(guò)程是一種無(wú)相變、低能耗物理分離過(guò)程，具有高效、節(jié)能、無(wú)污染、操作方便和用途廣等特點(diǎn)，是當(dāng)代公認(rèn)的*先進(jìn)的化工分離技術(shù)之一。膜分離技術(shù)可作為一種清潔生產(chǎn)工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蒸餾濃縮、高速離心分離、萃取、離子交換樹脂吸附、生化處理中沉降等工藝，膜分離技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域涉及電力、電子、化工醫(yī)藥、輕工、生物、食品飲料、市政、環(huán)保等行業(yè)，應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大，是其它任何一種化工分離技術(shù)無(wú)法替代的，被國(guó)外稱為二十一世紀(jì)*有發(fā)展前途的十大高新技術(shù)之一。

膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾、反滲透、液膜、滲透汽化、擴(kuò)散滲析等。液體分離膜的分類，根據(jù)待分離物質(zhì)的大小，依次可分為微濾、超濾、納濾、反滲透，它們的分離范圍如下所示：



下面對(duì)在此工程中應(yīng)用到的超濾、納濾、反滲透作簡(jiǎn)要介紹：

1 超濾分離原理

在該工程超濾過(guò)程中使用的膜為中空纖維材料制成的。中空纖維是把纖維定向平心行放置于開孔的中心管上形成的。中空纖維裝置的操作是把加壓的進(jìn)料液由中心管導(dǎo)入，沿透過(guò)器整個(gè)長(zhǎng)度分布，徑向流過(guò)纖維的外側(cè)。產(chǎn)品水透過(guò)纖維壁進(jìn)入內(nèi)腔，再通過(guò)管板流至透過(guò)液出口。在纖維束外側(cè)和壓力容器壁內(nèi)側(cè)間的溶液流向出口。透過(guò)液在低壓下流出。溶液流出時(shí)只發(fā)生了很小的壓力降，可作為后續(xù)的進(jìn)料液，來(lái)增加回收率和系統(tǒng)的容量。單個(gè)草甘膦脫鹽的中空纖維透過(guò)器約為50%的回收率下操作，串聯(lián)后，可以在回收率為98%下操作。

優(yōu)點(diǎn)：1）膜面積與體積比高；2）單個(gè)透過(guò)器的回收率高；3）易檢修；4）易現(xiàn)場(chǎng)更換纖維束。

缺點(diǎn)：對(duì)膠體與懸浮物的污染敏感。

中空纖維膜組件示意圖：




2納濾分離原理

納濾膜是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，其操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間。是專門為了高度脫除水中總有機(jī)碳（TOC）類有毒有害雜質(zhì)非凡開發(fā)的產(chǎn)品，它具有中到高程度的透鹽率和中等程度鈣的透過(guò)率（40%-60%），是脫除地表水和地下水中的有機(jī)物并進(jìn)行部分軟化的理想膜元件，滿足維持口感和輸送管網(wǎng)所需的*低硬度。納濾膜（NF）可在很低的操作壓力下有效地脫除有毒有害物質(zhì)，又能有效地保留部分營(yíng)養(yǎng)離子。NF/RO就是將納濾與反滲透的性能優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，在需要保留部分離子的行業(yè)得到完美的運(yùn)用。

卷式膜組件示意圖

3 RO分離原理
反滲透膜透過(guò)機(jī)理：

溶劑與溶質(zhì)透過(guò)膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透過(guò)膜。溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散服從菲克（Fick）定律，這種模型認(rèn)為溶劑和溶質(zhì)都能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面，以化學(xué)位差為推動(dòng)力（常用濃度差或壓力差來(lái)表示），分子擴(kuò)散使它們從膜中傳遞到膜下部。因此，物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比溶劑小得越多，高壓下水在膜內(nèi)移動(dòng)速度就越快，因而透過(guò)膜的水分子數(shù)量就比通過(guò)擴(kuò)散而透過(guò)去的溶質(zhì)數(shù)量更多。

反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)下借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，其孔徑大約在5～10Å。它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中*普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)可將原水中的無(wú)機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。目前應(yīng)用*廣泛的是卷式聚酰胺復(fù)合膜，其水通量和脫除率會(huì)受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和PH值等的影響。

反滲透工作原理：

二、膜分離濃縮法的優(yōu)點(diǎn)
膜在處理低濃度草甘膦溶液中的優(yōu)點(diǎn)：

1能耗小，整套濃縮設(shè)備采用膜分離裝置，只需使用電能。

2采用觸摸屏自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3無(wú)污染，常溫常壓下進(jìn)行分離，無(wú)化學(xué)變化，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)任何污染。

4維護(hù)簡(jiǎn)單，降低單元操作費(fèi)用。

5分離出的水可回用到前段工藝，不僅節(jié)約50%以上的水費(fèi)，而且大大減少污水后處理費(fèi)用。低濃度草甘膦溶液經(jīng)納濾膜系統(tǒng)過(guò)濾后，由于納濾膜能夠截留除了水和一價(jià)離子的其他物質(zhì)，所以過(guò)濾后的出水無(wú)色透明、無(wú)大分子有機(jī)物、無(wú)菌，能夠用于生產(chǎn)回用，即膜能提升處理出水的水質(zhì)，理論上用膜處理能使出水質(zhì)量達(dá)到任何我們想要的水質(zhì)。所以用膜處理低濃度草甘膦溶液可以實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。

6膜系統(tǒng)占地小，系統(tǒng)全封閉運(yùn)行，無(wú)異味產(chǎn)生。

三、草甘膦母液
1、可處理母液成分

可處理母液成分以草甘膦濃度為1-4%。

2、處理后可達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

濃縮液草甘膦、濃度為6-8%，排放液草甘膦濃度在0.1%以下。

四、處理流程框圖

五、工藝流程簡(jiǎn)介
低濃度草甘膦溶液經(jīng)加氨水調(diào)節(jié)pH，達(dá)到膜的進(jìn)水要求后，進(jìn)入U(xiǎn)F一級(jí)超濾膜處理系統(tǒng)。低濃度草甘膦溶液經(jīng)UF一級(jí)超濾膜分離后分成兩股，濃側(cè)溶液部分返回原液箱；淡側(cè)進(jìn)入NF二級(jí)納濾膜系統(tǒng)。進(jìn)入NF二級(jí)納濾膜系統(tǒng)的草甘膦溶液分成兩股，經(jīng)循環(huán)濃縮后濃側(cè)溶液濃度升高，達(dá)到要求后泵至成品箱；，淡側(cè)進(jìn)入RO三級(jí)反滲透膜系統(tǒng)。進(jìn)入RO三級(jí)反滲透膜系統(tǒng)的草甘膦溶液分成兩股，經(jīng)循環(huán)濃縮后濃側(cè)溶液濃度升高，返回NF二級(jí)納濾膜系統(tǒng)進(jìn)料口；淡側(cè)排放或回收。


六、與蒸發(fā)工藝相比所具有的特點(diǎn)
膜法濃縮草甘膦母液系統(tǒng)與原有蒸發(fā)系統(tǒng)相比具有如下特點(diǎn)

項(xiàng)　　目
蒸發(fā)除水工藝
膜分離除水工藝

投資費(fèi)用
低
較高

操作費(fèi)用
140元/噸水
約20元/噸水

自動(dòng)化程度
低
高

環(huán)境污染
高
低

分離效率
低
高



草甘膦母液經(jīng)膜分離技術(shù)處理，透過(guò)液排放或回用作工藝用水，提高水資源的回收率；濃縮液經(jīng)再經(jīng)蒸發(fā)后得10%的水劑。本方案處理工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染，和蒸發(fā)系統(tǒng)配合可大大降低生產(chǎn)成本和操作費(fèi)用。







                                                                                                                                      技術(shù)部




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