CN104230079B - 一种反渗透浓水中有机物的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反渗透浓水中有机物的分离方法。该方法包括：使反渗透浓水经过玻璃纤维滤膜过滤，然后通过XAD-8树脂柱，以超纯水清洗XAD-8树脂柱，将清洗液与出水混合得到混合出水；以盐酸反洗XAD-8树脂柱，以纯水反洗XAD-8树脂柱，流出组分为疏水碱性有机物；以盐酸将混合出水pH值调为2，然后通过串联的XAD-8树脂柱和XAD-4树脂柱，出水为亲水性有机物；以氢氧化钠反洗XAD-8树脂柱，以纯水反洗XAD-8树脂柱，流出组分为疏水酸性有机物；以氢氧化钠反洗XAD-4树脂柱，以纯水反洗XAD-4树脂柱，出水为弱憎水酸性有机物；用甲醇对干燥后的XAD-8树脂进行索氏提取，得到的提取液旋转蒸发至干，再以纯水溶解得到疏水中性有机物。本发明所提供的分离方法可以实现反渗透浓水中有机物的有效分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种反渗透浓水中有机物的分离方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，膜处理技术逐渐发展成为工业和日常生活中广泛应用的水处理技术。其中，反渗透技术具有出水水质好、回收率高等特点已被成功应用于工业污水回用。工业废水经处理后进入反渗透工艺装置，硬度离子和有机物得到较大程度的去除，其出水可直接回用于锅炉。但是，由于进水水质及处理成本等因素的限制，反渗透膜实际收水率在2004年平均为43%，研究者预计到2015年也只能达到61%，即产生接近40%的反渗透浓水。即使不计成本，按75%的收水率来计算，仍会产生大量的浓水。对于所有的工业领域来说，反渗透浓水的处理仍是一个重要的难题。
反渗透浓水中不仅盐度高，还含有较高浓度的氨氮和有毒有害有机物，其直接排放不仅浪费水资源，还会造成生态环境的严重污染。随着经济发展和水资源短缺的矛盾日益凸显，以及国家和地方环保标准的日益严格，亟须开展反渗透浓水回用和达标外排处理技术的研究与应用。
在反渗透浓水处理工艺中，主要包括催化臭氧氧化、臭氧-生物活性炭、臭氧-曝气生物滤池等处理方法，但由于反渗透浓水组成复杂，难以确定其反应机理，无法实现处理工艺的优化。因此，迫切需要掌握反渗透浓水中污染物的组成特性。
目前，有研究表明可以通过紫外光谱、傅立叶红外光谱、荧光光谱等方法对反渗透浓水中的有机物进行表征分析，但是这些方法仅是对反渗透浓水中的总溶解性有机物（DOM）进行的研究，而无法更加细致的对DOM进行分类表征，也难以实现对DOM中污染物组分在处理工艺过程中的变化进行跟踪。
目前，对于反渗透浓水中有机物的分离方法，国内外未见文献和专利技术报道。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种反渗透浓水中有机物的分离方法，通过采用大孔吸附树脂实现对于反渗透浓水中多种有机物成分的分离，该方法能够快速、方便地对工业、生活中的反渗透工艺所产浓水中的有机物进行分离，推动反渗透浓水处理工艺的研究与应用。
为实现上述目的，本发明提供了一种反渗透浓水中有机物的分离方法，其包括以下步骤：
（1）使反渗透浓水经过玻璃纤维滤膜进行过滤，然后经蠕动泵控制流速使其通过XAD-8非离子型大孔树脂柱，之后以2-5倍树脂体积的超纯水清洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，并将清洗液与出水混合，得到混合出水；
（2）以0.3-0.5倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的盐酸反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以1.5-4倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水碱性有机物（HoB）；
（3）以6mol/L盐酸溶液将步骤（1）的混合出水的pH值调为1-2，然后经蠕动泵控制流速使其通过串联的XAD-8非离子型大孔树脂柱和XAD-4非离子型大孔树脂柱，出水为亲水性有机物（HiM）；
（4）以0.3-0.5倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水酸性有机物（HoA）；
（5）以0.3-0.5倍XAD-4非离子型大孔树脂体积的0.1mol/L氢氧化钠溶液反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，出水为弱憎水酸性有机物（WHoA）；
（6）用甲醇对室温下空气干燥后的经过步骤（4）的反洗的XAD-8非离子型大孔树脂进行索氏提取，得到的提取液旋转蒸发至干，再以纯水溶解得到疏水中性有机物（HoN）。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，玻璃纤维滤膜的微孔直径为0.45μm。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，在步骤（1）和步骤（2）中，蠕动泵控制的流速为1-2mL/min，更优选为1.5mL/min。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，索氏提取的温度控制在50-60℃，时间控制为12-24h。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，提取液的旋转蒸发温度为35-40℃。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，空气干燥的时间为12-24小时，更优选为15小时。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，XAD-8非离子型大孔树脂柱由玻璃管柱和填充的XAD-8非离子型大孔树脂组成，所述玻璃管柱的内径为3cm，高度为35cm，距离上端5cm和10cm处各有一出水口，填充的XAD-8非离子型大孔树脂的湿体积与处理的反渗透浓水的体积比为0.01-0.05：1。
在本发明提供的上述分离方法中，优选地，XAD-4非离子型大孔树脂柱由玻璃管柱和填充的XAD-4非离子型大孔树脂组成，所述玻璃管柱的内径为3cm，高度为35cm，距离上端5cm和10cm处各有一出水口，填充的XAD-4非离子型大孔树脂的湿体积与处理的反渗透浓水的体积比为0.01-0.05：1。
本发明所提供的分离方法能够将渗透浓水分离为HoB、HoN、HoA、WHoA和HiM五种组分。本发明所提供的分离方法只采用XAD-8和XAD-4非离子型大孔树脂，而不采用阴阳离子树脂，避免了反渗透浓水中高盐度对有机物分离效果的影响，经树脂分离后，可对反渗透浓水中的各组分有机物进行多种特性表征，从而为反渗透浓水达标外排工艺的研究与应用奠定基础。本发明所采用的分离装置安装方便，操作简单，系统误差小，且分析时间短，可靠性高。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例
本实施例提供了一种反渗透浓水中有机物的分离方法，其包括以下具体步骤：
（1）将1L反渗透浓水经为微孔直径为0.45μm的玻璃纤维滤膜过滤后，首先经蠕动泵以1.5mL/min的流速通过XAD-8非离子型大孔树脂柱，之后以2倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的超纯水清洗，与反渗透浓水经过XAD-8非离子型大孔树脂柱后的出水混合，得到混合出水；
（2）以0.3倍树脂体积的0.1mol/L盐酸溶液反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以1.5倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水碱性有机物（HoB）；
（3）以浓度为6mol/L盐酸溶液将步骤（1）的混合出水的pH值调为2，依次以1.5mL/min的流速通过串联的XAD-8非离子型大孔树脂柱和XAD-4非离子型大孔树脂柱，最后出水为亲水性有机物（HiM）；
（4）以0.3倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水酸性有机物（HoA）；
（5）以0.3倍XAD-4非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，收集出水为弱憎水酸性有机物（WHoA）；
（6）用甲醇对室温下空气干燥15h左右的XAD-8非离子型大孔树脂进行索氏提取，得到的提取液在40℃下旋转蒸发至干，再以纯水溶解为疏水中性有机物（HoN）。
其中，本实施例的方法所处理的反渗透浓水来自某炼化企业双膜深度处理工艺，总有机碳含量（TOC）为43.031mg/L。
在步骤（1）中，所采用的XAD-8非离子型大孔树脂柱为内部直径为3cm、长度为35cm的玻璃管柱，距上端5cm和10cm处各有一个出水口，填充于柱中的XAD-8非离子型大孔树脂的湿体积为30mL。
在步骤（3）中，所采用的XAD-4非离子型大孔树脂柱为内部直径为3cm、长度为35cm的玻璃管柱，距上端5cm和10cm处各有一个出水口，填充于柱中的XAD-4非离子型大孔树脂的湿体积为30mL。
通过本实施例提供的上述方法可以将反渗透浓水中的有机物分离为五种组分，分别将这五种组分配置成1L（原水体积）的水样，测其TOC，并计算回收率，结果如表1所示。
表1
| 项目 | 反渗透浓水 | HiM | HoA | HoB | HoN | WHoA | 回收率 |
| TOC(mg/L) | 43.031 | 16.088 | 8.351 | 0.797 | 10.990 | 2.502 | 90% |
由此可以看出，本发明所提供的分离方法能将高盐度的反渗透浓水中的有机物分离为5种组分，所采用的装置简单，操作简便，使用试剂量少，且回收率较高，是一种可靠的反渗透浓水分离方法。经树脂分离后，可对反渗透浓水中的各组分有机物进行多种特性表征，从而为反渗透浓水达标外排工艺的研究与应用奠定基础。
Claims (8)
1.一种反渗透浓水中有机物的分离方法，其包括以下步骤：
（1）使反渗透浓水经过玻璃纤维滤膜进行过滤，然后经蠕动泵控制流速使其通过XAD-8非离子型大孔树脂柱，之后以2-5倍树脂体积的超纯水清洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，并将清洗液与出水混合，得到混合出水；
（2）以0.3-0.5倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的盐酸反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以1.5-4倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水碱性有机物；
（3）以6mol/L盐酸溶液将步骤（1）的混合出水的pH值调为1-2，然后经蠕动泵控制流速使其通过串联的XAD-8非离子型大孔树脂柱和XAD-4非离子型大孔树脂柱，出水为亲水性有机物；
（4）以0.3-0.5倍XAD-8非离子型大孔树脂体积的浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-8非离子型大孔树脂柱，流出组分为疏水酸性有机物；
（5）以0.3-0.5倍XAD-4非离子型大孔树脂体积的0.1mol/L氢氧化钠溶液反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，再以纯水反洗XAD-4非离子型大孔树脂柱，出水为弱憎水酸性有机物；
（6）用甲醇对室温下空气干燥后的经过步骤（4）反洗的XAD-8非离子型大孔树脂进行索氏提取，得到的提取液旋转蒸发至干，再以纯水溶解得到疏水中性有机物。
2.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述玻璃纤维滤膜的微孔直径为0.45μm。
3.根据权利要求1所述的分离方法，其中，在步骤（1）和步骤（2）中，蠕动泵控制的流速为1-2mL/min。
4.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述索氏提取的温度控制在50-60℃，时间控制为12-24h。
5.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述提取液的旋转蒸发温度控制为35-40℃。
6.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述空气干燥的时间为12-24h。
7.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述XAD-8非离子型大孔树脂柱由玻璃管柱和填充的XAD-8非离子型大孔树脂组成，所述玻璃管柱的内径为3cm，高度为35cm，距离上端5cm和10cm处各有一出水口，填充的XAD-8非离子型大孔树脂的湿体积与处理的反渗透浓水的体积比为0.01-0.05：1。
8.根据权利要求1所述的分离方法，其中，所述XAD-4非离子型大孔树脂柱由玻璃管柱和填充的XAD-4非离子型大孔树脂组成，所述玻璃管柱的内径为3cm，高度为35cm，距离上端5cm和10cm处各有一出水口，填充的XAD-4非离子型大孔树脂的湿体积与处理的反渗透浓水的体积比为0.01-0.05：1。
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