膜法染料废水处理试验研究

文章编号:1007-8924(2001)03-0050-03膜法染料废水处理试验研究刘梅红姜坪(浙江工程学院材料与纺织学院,杭州310033)摘要:采用醋酸纤维素纳滤膜,对染料厂提供的高盐度、高色度、高CODCr的染料废水进行了处理试验研究.在纳滤膜对废水中染料的截留性能、废水中无机盐(NaCl)的透过性能、纳滤膜对染料废水中不同分子量的有机物的截留性能、以及膜对染料废水的色度和CODCr的去除性能等方面作了详细的研究和讨论.初步的研究结果表明,纳滤膜技术能有效截留废水中的染料和有机物,而废水的无机盐则几乎100%透过膜,膜对废水的色度和CODCr的去除效果亦较佳,膜技术可有效实现对高盐度、高色度、高CODCr的染料废水的处理.关键词:染料;废水处理;纳滤;膜分离中图分类号:TQ028.8X703文献标识码:A在染料的工业生产过程中,通常工艺制成的染料粗制品,需经过盐析、过滤,并加水稀释,再经喷雾干燥制成染料成品.在整个生产过程中将产生大量的高盐度(w大于5%)、高色度(数万至十几万)、高CODCr(数万至十几万)的废水,由于该类废水的BOD5与CODCr的比值较小(通常小于0.4),可生物降解性差;同时废水中所含的盐将进一步降低废水的可生物降解性,因为一般情况下,当废水中盐含量(w)大于1.0%时,将影响废水的可生物降解性;因而,目前除采用燃烧方法外,还没有找到一种有效的途径来处理该类染料废水,高浓度的染料废水对环境造成了严重的污染,直接影响了染料工业的可持续发展,随着国家和社会对环境保护要求的日益严格,开发有效的染料废水处理方法和工艺将十分必要[1].纳滤膜技术是膜分离技术的一种,具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程易控制、无污染等优点,是近几年发展起来的一种新型分离技术.纳滤膜分离技术主要基于孔径筛分效应来实现对物料的选择性分离,膜的孔径范围为数个纳米级,纳滤膜对分子量大于200的有机物有很高的截留率,而小分子的盐类则基本上透过,具有独特的选择分离特性,可广泛应用于水的软化、饮用水的净化、传统生产工艺的改造、废水处理和资源化等领域,尤其是近几年来,纳滤膜技术在染料、纸张增白剂、食用色素、多糖等生物、医药、化工行业的产品的分离、精制、浓缩等方面得到了广泛应用,并取得了很好的经济和社会效益[2～7].本文对纳滤膜技术处理染料废水作了初步的探讨和研究,采用醋酸纤维素纳滤膜对染料废水的分离和处理特性进行了详细的讨论和分析,为纳滤膜技术处理染料废水的推广应用提供依据和参考.1实验部分1.1染料废水试验用染料废水由上海染料化工八厂提供,其色度和CODCr的含量的大于1万,盐含量(w)大于5%1.2试验工艺流程染料废水处理工艺流程如图1所示.所用膜为不同孔径的醋酸纤维素纳滤膜(由国家海洋局杭州水处理中心提供),操作压力为1.0～2.0MPa,进料流量为40L/h,测试用平板纳滤膜的有效膜面积为60cm2,操作温度为20～30℃.收稿日期:2000-11-09;修改稿收到日期:2000-12-18作者简介:刘梅红(1969～),女,硕士,讲师.第21卷第3期膜科学与技术Vo1.21No.32001年6月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYJun.2001图1试验工艺流程图1.3分析和测定由染料厂对染料和有机物进行分析和含量测定.2结果与讨论2.1染料的截留性能纳滤膜的孔径范围为1～10nm,其对应的截留分子量范围约为200～1000,膜的选择分离性能主要与膜的孔径、膜的材料、膜的表面特性等有关.通常纳滤膜用的材料主要有醋酸纤维素、芳香聚酰胺、磺化聚醚砜和无机材料等,文献[4]的研究表明,醋酸纤维素、芳香聚酰胺、磺化聚醚砜纳滤膜均可用于染料水溶液的除盐和分离,在本试验研究中选择了醋酸纤维素纳滤膜.当膜材料一定时,纳滤膜的选择分离特性主要由膜的孔径所决定,亦即由膜的截留分子量所决定,通常以膜对2000mg/L的NaCl水溶液的脱盐率大小来表示膜的孔径,膜对NaCl的脱盐率越大,表明膜的孔径越小.表1给出了不同孔径的纳滤膜对不同染料的截留性能.表1不同纳滤膜对染料的截留性能膜编号脱盐率/%纯水通量/(mL·cm-2·h-1)废水通量/(mL·cm-2·h-1)染料截留率/%黄染料(MW=876)红染料(MW=943)蓝染料(MW=725)1384.52.897.896.897.22514.22.4～10099.199.63683.52.1～100～100～1004813.11.8～100～100～100＊试验条件:2000mg/L的NaCl水溶液,压力1.0MPa,温度25℃,染料含量(w)为0.1%由表1数据可知,膜对染料的截留性能随着膜孔径的减小而提高,相同孔径的纳滤膜对不同的染料的截留性能亦不同,其中3,