制藥廢水中膜污染機理和防治

抗生素制藥廢水有機物含量高，還含有殘余抗生素，傳統的物理化學和生物法處理這類廢水 ，效果不好，難以達到行業排放標準；

用集成膜技術深度處理這類廢水有可能使其達標排放甚至回用。

本文研究了膜技術處理制藥廢水中膜污染機理和防治,以及添加藥劑對膜結構和性能的影響等關鍵問題。針對深度處理抗生素制藥廢水的超濾-納濾集成膜過程,采用多種*分析手段,探討了過程中膜污染機理;考察了各種因素對膜污染的影響;研究了不同清洗方案對膜性能恢復的效果。檸檬酸和亞硫酸氫鈉是膜技術中常用的藥劑。

本文系統考察了藥劑的濃度,與膜的接觸方式、接觸時間和接觸溫度等對聚砜和聚丙烯腈膜結構和性能的影響。采用電感耦合等離子(ICP)發光法和離子色譜(IC)法分析了進水水質;使用能譜法(EDX)、掃描電鏡法(SEM)以及傅里葉變換衰減全反射紅外光譜法(ATR-FTIR)對各種條件下得到的污染膜表面進行了分析。由此推斷出,引起膜污染的主要物質是含鈣、鐵的無機鹽以及酚類、醚類、羧酸類等有機物質。這些物質在膜面上沉積吸附,引起膜污染。對于納濾過程,進料液的CODCr和電導率越大,膜污染越嚴重;控制較低的操作壓力、較大的膜面流速以及適宜的溫度能有效地控制膜污染。

此外,在料液中添加檸檬酸(0.03wt%)、鹽酸(pH=3)或EDTA(0.5mM)溶液,都能降低納濾膜滲透通量的衰減程度。其中,添加EDTA溶液時的效果*好。對污染膜采用水力清洗的方法。結果顯示,在壓力0.2MPa、膜面流速23.6cm·s-1、溫度35.0℃下,清洗100min后,膜通量恢復系數為98.2%。在室溫下,對嚴重污染膜采用純水浸泡或化學清洗的方法。實驗結果顯示,在純水中浸泡10~40小時,膜通量能夠恢復。考察化學清洗時,比較了NaOH(pH=11)、鹽酸(pH=3)、0.3wt%的檸檬酸溶液以及1.0mM的EDTA溶液的清洗效果。結果表明,清洗效果隨以上溶液依次遞增;用EDTA溶液清洗時所需的時間*短,約10分鐘就能使膜通量*恢復。對清洗后的膜表面進行SEM和EDX分析。SEM照片顯示,膜表面光潔程度依次遞增,EDTA清洗后的膜表面SEM照片與清潔膜的*接近;EDX分析表明,膜表面含有的Ca元素依次遞減,EDTA清洗后的膜面基本不含Ca元素。系統考察了各種操作條件下檸檬酸和亞硫酸氫鈉對聚砜和聚丙烯腈膜性能的影響。結果表明,檸檬酸溶液只與膜表面接觸后,膜純水通量變化較小;而檸檬酸溶液與膜整體(包括表面和孔內)充分接觸后,膜純水通量下降。膜整體與檸檬酸充分接觸一定時間后,膜截留聚氧化乙烯時的通量衰減變小,膜對聚氧化乙烯的截留率略有提高,膜的抗污染性能提高。對于膜整體與檸檬酸溶液接觸,隨著檸檬酸濃度增大,膜通量下降百分比有增大的趨勢,膜接觸角有先增大后減小的趨勢。隨著接觸時間延長或接觸溫度升高,膜通量下降百分比先增大后趨于穩定。隨著膜面流速的增大或操作壓力的減小,檸檬酸對膜通量的影響降低,膜通量下降百分比減小。在本文實驗條件下,PAN和PS膜與檸檬酸溶液接觸充分后,其通量下降百分比分別為15.44%~28.30%和11.38~28.94%。