CN104229937A - 一种高浓度游离氨的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高浓度游离氨的处理方法，包括：采用PTFE非均相中空纤维膜作为膜接触器，高浓度氨氮废水走管程，吸收相走壳程，即可脱除游离氨；其中，PTFE非均相中空纤维膜外表面为致密层，静态孔径为0.01～0.05微米，动态有效孔径为0.15～0.25微米，内表面为疏松层，静态孔径为0.1～5微米，孔隙率为0.2～0.98。本发明对于游离氨有极高的处理效率，大大降低客户使用成本，提高生产效率，膜丝对有机物一定的耐受能力，因而能适用于较多场合，极大拓展如今脱气膜的使用条件。

Description

一种高浓度游离氨的处理方法

技术领域

本发明属于化学吸收处理领域，特别涉及一种高浓度游离氨的处理方法。

背景技术

在节能环保及资源的再生利用方面，新型膜接触器是膜分离技术研发和应用的重要方向，其在液体处理如液体中溶解气体的控制芳香物质的回收金属离子萃取浓缩水溶液等，气体处理如空气中挥发性有机物的脱除酸性气体的回收的脱除等诸方面显示了卓越的性能在工业生产中，传统工艺(如鼓泡塔，填料塔和喷淋塔等)虽然成功运用的历史久远，但始终无法避免两相流带来的液泛雾沫夹带和乳化等造成分离效能低下的难题由于膜接触器中两相间为膜相阻隔，几乎可以完全消除以上负面作用，且与常规工艺相比，还具有分离效率高能耗低体积小等特点。

例如在除氨市场上，有多种除氨方式，其中最有效率、运行费用最低且最环保的当属膜接触器除氨。膜接触器通常是微孔疏水性，使得气液分离，同时具有较高的表面张力和孔隙率。由于气相和液相氨分压不同，导致氨侧游离氨不断通过液相进入膜丝间的气相，再由气相进入硫酸相，由此源源不断的进行氨的脱去。

2NH₃+H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄

工程应用中多使用价格低廉且有一定疏水性能PP中空膜丝进行除氨操作，就讲述了，为了得到较大的除氨效率，供应商需要做到薄壁、高孔隙且小外径的PP膜丝，这为生产工艺和膜丝装填增加了很大难度，且对于PP疏水性能也有一定的削弱。

衡量脱气膜处理效果的参数是传质系数，如下：

$K=\frac{V}{A_t}\ln \frac{C_0}{C_t}$

K为总传质相关系数，V为流入相体积，A_t为膜面积，C₀为流入相初始氨氮浓度，C_t为t时刻流入相的氨氮浓度。

专利200810196514泛泛而谈疏水膜脱除，但在实际运用中甲醛污水含有大量有机物，必然附着在疏水膜上降低疏水膜内气体占比，即浸润，实际应用中对于水质具有极高要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高浓度游离氨的处理方法，该方法对于游离氨有极高的处理效率，大大降低客户使用成本，提高生产效率，膜丝对有机物一定的耐受能力，因而能适用于较多场合，极大拓展如今脱气膜的使用条件。

本发明的一种高浓度游离氨的处理方法，包括：

采用PTFE非均相中空纤维膜作为膜接触器，高浓度氨氮废水走管程，吸收相走壳程，即可脱除游离氨；其中，PTFE非均相中空纤维膜外表面为致密层，静态孔径为0.01～0.05微米，动态有效孔径为0.15～0.25微米，内表面为疏松层，静态孔径为0.1～5微米，孔隙率为0.2～0.98。

所述PTFE非均相中空纤维膜内侧有扰流纤维结构。

所述吸收相为硫酸。

所述PTFE非均相中空纤维膜预先进行疏油改性。

所述疏油改性具体步骤为：配制0.5wt％乙胺基邻苯二酚溶液，将PTFE非均相中空纤维膜浸泡2h；烘干之后分别用50mM AgNO₃溶液和1wt％全氟烷基甜菜碱溶液各浸泡1h处理，得到表面有涂层的中空纤维膜。

所述涂层表观厚度在50nm以上，对于水的接触角大于120度，对于煤油的接触角大于90度。

所述涂层表面通过增加金属纳米层形成类“荷叶”结构，使得中空纤维膜具有自清洁的超疏油疏水特性。

所述处理工艺参数为：对于初始游离氨浓度无要求，控制pH11以上即可，处理效率与初始浓度无相关性，流入相建议流速超过0.4m/s。

本发明采用的PTFE非均相中空纤维膜制备方法在103949165A专利中已公开(公开日2014.7.30)，具体步骤如下：

(1)将孔径0.2-10微米、厚度4-50微米、幅宽0.5-2米、空气通量10-3000L/m²·s的膨体聚四氟乙烯进入分切机切成宽度7～50毫米的窄条，然后将窄条送入缠绕设备，缠绕在有机纤维套管上；

(2)然后利用收线电机将膜丝送入烘道于300～400℃烧结10～60秒，即得聚四氟乙烯非均相中空纤维膜。

国产PP膜，由于厚度/半径比值较大，孔隙率较低，导致只有较低的传质系数，K＝0.15～0.25*10^-5m/s，国外的liqui-cell膜K＝0.4～0.6*10^-5m/s。而本发明针对上述技术的不足之处，提供了一种PTFE脱气膜的解决方案，传质系数可以达到K＝1.5～2.5*10^-5m/s，远远超过上述所有产品

有益效果

(1)本发明采用非均相PTFE膜，其外表面和内表面的巨大差异以及膜内侧扰流纤维的存在，大大增加了管层液体的剪切力，增大了扰流，极大减轻了浓差极化现象，传质系数可以达到K＝1.5～2.5*10^-5m/s；采用PTFE材质，其本身疏水性能也大大优异于传统PP材质；

(2)本发明处理方法对于游离氨有极高的处理效率，大大降低客户使用成本，提高生产效率。膜丝对有机物一定的耐受能力，例如10％酒精，因而能适用于较多场合，极大拓展如今脱气膜的使用条件。

附图说明

图1为不同流速下liqui-cell与本发明传质性能的对比；

图2为PTFE非均相脱气膜的影响因素分析；

图3为处理前后游离氨浓度变化图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)配制0.5wt％乙胺基邻苯二酚溶液，将PTFE非均相中空纤维膜浸泡2h；烘干之后分别用50mM AgNO₃溶液和1wt％全氟烷基甜菜碱溶液各浸泡1h处理，得到表面有涂层的中空纤维膜；

(2)采用PTFE非均相中空纤维膜作为膜接触器，高浓度氨氮废水走管程，硫酸走壳程，即可脱除游离氨；其中，PTFE非均相中空纤维膜外表面为致密层，静态孔径为0.5微米，动态有效孔径为0.2微米，内表面为疏松层，静态孔径为0.5微米，孔隙率为0.78。

具体工艺参数见下表(表中*、**代表额外实例)：

从图1和2可以发现氨水流速对于传质系数有决定性的影响，贡献高达87.7％，NaOH投加量对于传质系数也有不可忽视的影响，贡献量为6％，初始浓度对于传质系数也有一定影响，贡献量为5.5％，硫酸相流速对于传质系数基本可以忽略，贡献量为0.8％。

其中有效通道截面积为1.062E-5m²。对应的浓度变化如图3所示，第九组有着异乎寻常高的传质系数，K值为1.713E-5m/s。相同条件下的国产某PP膜丝，K值仅仅只有0.193E-5m/s。

Claims (8)

1.一种高浓度游离氨的处理方法，包括：

采用PTFE非均相中空纤维膜作为膜接触器，高浓度氨氮废水走管程，吸收相走壳程，即可脱除游离氨；其中，PTFE非均相中空纤维膜外表面为致密层，静态孔径为0.01～0.05微米，动态有效孔径为0.15～0.25微米，内表面为疏松层，静态孔径为0.1～5微米，孔隙率为0.2～0.98。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述PTFE非均相中空纤维膜内侧有扰流纤维结构。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述吸收相为硫酸。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述PTFE非均相中空纤维膜预先进行疏油改性。

5.根据权利要求4所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述疏油改性具体步骤为：配制0.5wt％乙胺基邻苯二酚溶液，将PTFE非均相中空纤维膜浸泡2h；烘干之后分别用50mM AgNO₃溶液和1wt％全氟烷基甜菜碱溶液各浸泡1h处理，得到表面有涂层的中空纤维膜。

6.根据权利要求5所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述涂层表观厚度在50nm以上，对于水的接触角大于120度，对于煤油的接触角大于90度。

7.根据权利要求5所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述涂层表面通过增加金属纳米层形成类“荷叶”结构，使得中空纤维膜具有自清洁的超疏油疏水特性。

8.根据权利要求1所述的一种高浓度游离氨的处理方法，其特征在于：所述处理工艺参数为：pH11以上，流入相流速超过0.4m/s。