CN113105057B - 一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统 - Google Patents

一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统 Download PDF

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Abstract

一种分置式气浮池‑电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,属于废水处理技术领域,由进水池、膜蒸馏加热池、pH调节池、气浮池、电容去离子膜蒸馏反应器、冷凝器、电源、计算机和清水池连接组成,利用气浮法预处理电镀废水等高盐度工业废水,高效脱除废水中的氨氮、氰化物等易挥发污染物,再经过电容去离子膜蒸馏反应器过程进一步吸附‑截留‑回收废水中的重金属、盐类物质,使得电镀废水中的重金属得以高效截留并回收利用,出水水质高度纯化,实现电镀废水的零排放处理,气浮预处理过程以及电容去离子膜蒸馏反应器内电极板的引入将显著缓解蒸馏膜膜污染/膜润湿趋势,延长了蒸馏膜的使用寿命,降低了膜清洗/膜更换的运行成本。

Description

一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水 净化与回用工艺系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域,涉及电镀废水等高盐工业废水的处理与回用方法,具体是涉及一种将气浮法与电容去离子膜蒸馏技术相结合,以提高氨氮、氰化物等挥发性污染物的去除率,提高含盐废水的脱盐效率并减缓蒸馏膜的膜污染/膜润湿趋势,延长蒸馏膜使用寿命的净化与回用工艺系统。
背景技术
电镀作为全球三大污染工业之一,其生产过程产生的废水中可能含有铬、镍、铜、镉、锌等重金属以及氰化物、酸碱、光亮剂、添加剂等有毒有害污染物。我国每年排放电镀废水达到40亿t,占工业废水总量的1/5。这些污染物质进入环境后难以被降解,长期在自然界中存在,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变。酸碱废水会造成自然界失衡。含氰废水则具有剧毒,0.15 g 氰化钾即可让人致死。六价铬的毒性比三价铬高出100倍,长期积累在食物链中会影响人体生理机能,从简单的皮肤刺激性问题到患上肺癌。汞和铅可以造成人体中枢神经系统损害,以及对肝、肾、生殖系统等造成严重影响。人体慢性接触镉会导致肾功能衰竭,严重时会死亡。震惊世界的日本水俣病和骨痛病分别由汞和镉引起。由此可见,电镀废水的处理与回用对节约水资源以及保护环境起着至关重要的作用。
目前,电镀废水的处理方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、电化学法、膜分离技术、离子交换法、蒸发浓缩法、生物处理技术、吸附法、光催化技术、重金属捕集剂等。利用化学沉淀法存在单一方法处理难达标、化学药剂使用量大等弊端;氧化还原法需额外添加氧化剂或还原剂;蒸发浓缩法能耗过大,不经济;生物处理技术的处理效果不稳定,易受电镀废水水质影响;相较之下,膜分离技术是现阶段最有发展前景的电镀废水深度处理技术之一,该方法处理效果好,可实现重金属回收利用和出水回用,占地小,装置简易,但膜污染及膜浓缩液的处置问题亟待解决。因此,如何利用膜分离技术高效经济、稳定安全地处理电镀废水已然成为目前工业废水处理领域亟待解决的问题。
膜蒸馏技术和膜电容去离子技术是目前最有应用潜力的高盐废水膜法处理方法。膜电容去离子技术是由电容去离子技术发展而来,其实质是利用活性炭类电极的导电性、离子吸附性,在直流电场作用下使溶液中的带电离子被电极捕获,实现从溶液中去除离子的目的,其主要机理是物理吸附、化学吸附、电沉积和电泳。膜电容去离子技术作为一种新型的节能环保的脱盐技术,与传统脱盐技术相比,具有能耗少、工作电压低、电极易再生、不产生二次污染且脱盐过程易于自动化控制等优势。然而,与普通盐溶液相比,电镀废水组成比较复杂,除盐类物质外还存在大量成分复杂的有机物质等,仅通过膜电容去离子工艺较难处理达标,但其低电压下电极材料高效吸附盐离子的脱盐技术优势仍值得在电镀废水处理领域大力推广。
膜蒸馏技术是膜分离与蒸馏工艺相结合的新型膜分离技术,以疏水微孔滤膜为介质,在膜两侧蒸汽压差的作用下,进料液中的水分以蒸汽形式透过膜孔进入至冷侧,而非挥发性组分则被截留在疏水膜热侧,从而实现混合物分离或提纯的目的。相比于传统的热法脱盐工艺,膜蒸馏技术无需将进料液加热至沸点,只需维持膜两侧适当的温差,可利用低品位的废热、太阳能等廉价能源,能耗明显降低且能更好的防止结垢。相比于反渗透技术,膜蒸馏的过程几乎在常压下进行,并且设备简单、操作方便,是“21世纪最具前景的海水淡化和污废水深度处理工艺之一”。此外,膜蒸馏对浓盐水的处理与回收能力强,是唯一一种可以将浓盐水中含有的易结晶物质通过浓缩结晶析出的脱盐方法,明显优于反渗透技术,这对资源的回收利用具有重要意义,并能有效解决浓缩液外排对水环境造成的污染负荷;同时膜蒸馏产品水水质好,是目前已知的膜法脱盐技术中截留率最高的方法,在膜不被浸湿情况下其截留率可达100%,在超纯水制备领域具备巨大的商业潜力。但膜污染尤其是盐结晶污染是目前阻碍膜蒸馏技术推广应用的主要障碍。相关研究发现,外加电场或超声场能够强化膜分离过程,该外加电场产生的力学效应和电化学反应共同作用,能够有效减缓膜的污染、提高膜通量、改善膜分离效果。然而,在MD运行过程中,热侧的高温以及逐渐上升的pH(pH>7),均会导致原料液中的氨氮大量转变为气态氨(NH3)(pH>7时,NH4 ++OH-→NH3·H2O;并且当pH>11时,主要以气态氨存在),NH3极易通过MD疏水膜孔,到达冷侧渗透液,从而降低了MD膜分离过程对氨氮的去除率。前人研究发现,MD膜分离过程对COD、蛋白质、多糖等污染物的截留率均可达到90%以上,对磷酸盐的截留率甚至高达100%,但氨氮的去除率却只有70%左右。同时,电镀废水中含有大量的氰化物等易挥发有毒污染物,在膜蒸馏的高温环境下极易以气态形式透过膜孔进入至膜蒸馏渗透侧,进而恶化出水水质。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足,提出一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,该系统对高盐废水中的重金属、无机盐等物质的去除率达到99.99%以上,对氨氮、氰化物等挥发性污染物的脱除率达到了99%以上,实现了水的高度纯化。同时,膜蒸馏工艺运行过程中利用了太阳能这种清洁能源,降低了能耗。
本发明的技术方案:一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,包括电源和计算机;其特征在于:所述净化与回用工艺系统依次由进水池、膜蒸馏加热池、pH调节池、气浮池、电容去离子膜蒸馏反应器、冷凝器和清水池连接组成;所述进水池与膜蒸馏加热池之间的连接管道上设有第一污水泵,所述膜蒸馏加热池、气浮池和电容去离子膜蒸馏反应器通过连接管道形成第一循环系统,第一循环系统的连接管道上设有第二污水泵、第三污水泵和第一循环泵,所述电容去离子膜蒸馏反应器与清水池通过连接管连接成第二循环系统,第二循环系统的连接管上分别设有第二循环泵和冷凝器;所述膜蒸馏加热池与pH调节池连接,其连接管上设有第一投加泵和第一闸阀;所述第一投加泵和第一闸阀由计算机控制连接。
所述气浮池由微气泡产生装置、气泵、转子流量计、机械搅拌器、刮泥机和吸风装置组成,微气泡产生装置、机械搅拌器设置在气浮池内部,刮泥机设置在气浮池顶部,气泵、转子流量计和吸风装置设置在气浮池外部,气泵、转子流量计与微气泡产生装置连接,吸风装置与气浮池内部连接相通。
所述电容去离子膜蒸馏反应器由导电蒸馏膜、集流板、电极、阴离子交换膜、绝缘格网和阳离子交换膜构成;导电蒸馏膜和电极设置在电容去离子膜蒸馏反应器内部,阴离子交换膜和阳离子交换膜分别设置在绝缘格网的两侧,通过电源通电或放电使电极和导电蒸馏膜表面吸附-解吸盐离子或重金属离子以进行回收利用。
所述膜蒸馏加热池内的集热器上连接设有提供热能的太阳能吸收装置。
所述膜蒸馏加热池内设有液位控制器、温度传感器、pH传感器;气浮池内设有温度传感器和pH传感器。
所述膜蒸馏加热池内设有第一机械搅拌器,以促进氨气及其它气态的挥发性污染物从废水中排出;气浮池内设有第二机械搅拌器和微气泡产生装置,微气泡产生装置由气泵控制,以促进氰化物等易挥发污染物从废水中排出并由吸风装置吸收。
所述电极通过压膜法制备而成,电极材料为活性炭纤维;导电蒸馏膜具有多层结构,导电蒸馏膜以聚四氟乙烯疏水膜为基底膜,由纳米氧化锌作为导电材料涂敷在基底膜表面制备而成。
所述电容去离子膜蒸馏反应器的膜孔径为0.1-0.4μm。
所述气浮池去除氰化物、悬浮物、重金属氢氧化物、乳化油、表面活性剂物质,水温控制在60±5℃,pH在11-13之间,气浮池停留时间为30-60min。
所述膜蒸馏加热池的水温控制在75±5℃,废水的pH经pH调节池调节后处于4-6范围内;冷凝器的温度控制在5-15℃。
本发明的有益效果为:本发明提出的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,系统整体由进水池、膜蒸馏加热池、pH调节池、气浮池、电容去离子膜蒸馏反应器、电源、计算机和清水池连接组成,利用气浮法预处理电镀废水等高盐度工业废水,高效脱除废水中的氨氮、氰化物等易挥发污染物,再经过电容去离子膜蒸馏反应器过程进一步吸附-截留-回收废水中的重金属、盐类物质,使得电镀废水中的重金属得以高效截留并回收利用,出水水质高度纯化,实现电镀废水的零排放处理,避免了膜滤浓缩液外排对环境造成的二次污染问题;通过液位控制器、温度传感器、pH在线监测传感器,将反应条件控制在最适范围内,进一步提高了氰化物等易挥发污染物及悬浮物、表面活性剂等物质的去除效果,同时,也实现了整个工艺的全自动化控制,节省了大量的人力。本发明系统结构新颖,占地面积小,维护方便,利用太阳能这一清洁能源,节约了运行成本;同时,气浮预处理过程以及电容去离子膜蒸馏反应器内电极板的引入将显著缓解蒸馏膜膜污染/膜润湿趋势,延长了蒸馏膜的使用寿命,降低了膜清洗/膜更换引起的运行成本。
附图说明
图1 为本发明工艺流程示意图。
图中:进水池1、第一污水泵2、膜蒸馏加热池3、集热器4、太阳能吸收装置5、第一机械搅拌器6、第一闸阀7、第一投加泵8、pH调节池9、第二污水泵10、气浮池11、第一气泵12、转子流量计13、微细气泡生成装置14、第二机械搅拌器15、刮泥机16、吸风装置17、第三污水泵18、第三闸阀19、电容去离子膜蒸馏反应器20、导电蒸馏膜21、集流板22、电极23、阴离子交换膜24、绝缘格网25、阳离子交换膜26、电源27、计算机28、时间继电器29、无纸记录仪30、液体流量计31、第一循环泵32、冷凝器33、清水池34、液体流量计35、第二循环泵36、第二闸阀37、第二投加泵38。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,本发明是通过以下技术方案实现的:
(1)加热废水:将电镀废水等高盐工业废水通入膜蒸馏加热池进行加热处理,加热促使废水中的氨氮转为气态氨。
(2)加热池内调节pH:利用膜蒸馏加热池内的pH在线监测传感器实时监测废水的pH值,通过计算机程序控制第一投加泵和第一闸阀的开闭,从而调节加热池内废水的pH在4~6范围内,实现酸性的条件下废水中硫酸亚铁和六价铬的氧化还原反应。
(3)气浮池内pH调节:利用气浮池内pH在线监测传感器实时监测废水的pH值,通过计算机程序控制第二投加泵和第二闸阀的开闭,从而调节气浮池内废水的pH在11~13范围内,实现碱性条件下硫酸亚铁和六价铬反应产生絮凝体。
(4)气浮池预处理:将膜蒸馏加热池内的废水通入气浮池,停留时间40min后,将废水通过第三污水泵通入电容去离子膜蒸馏反应器;气浮处理过程中,保持气泵和微气泡生成装置的正常工作,以加快氨气、氰化物等挥发性污染物从废水中脱除并被吸风装置吸收去除,同时促进悬浮物、乳化油、表面活性剂等物质与废水的分离过程,利用气浮池顶部的刮泥机将废水表面悬浮的泥渣去除。
(5)电容去离子膜蒸馏分离处理:气浮处理后,由第三污水泵将预处理后的废水通入电容去离子膜蒸馏反应器中,电容去离子膜蒸馏处理过程利用自制的高性能电极及导电蒸馏膜,以直流电源分别给电极和导电蒸馏膜通以低电压,使得电极与导电蒸馏膜之间区域形成微电场,废水中的重金属离子、盐离子、阴离子分别被吸附至电极和导电蒸馏膜的表面,达到无机离子的吸附-截留目的,同时减缓蒸馏膜面盐垢的生成;蒸馏膜两侧的料液以错流方式流动,从而使得水蒸汽透过膜孔进入清水池,非挥发物质则被截留在蒸馏膜另一侧。
(6)高性能电极的制备:分别选择活性炭纤维、石墨和聚偏氟乙烯作为电容去离子膜蒸馏反应器电极的电极材料、导电剂和黏结剂,将活性炭纤维、石墨和聚偏氟乙烯按比例混合并剧烈搅拌1~2h以致充分混合,将混合液真空脱泡20min后转移至倒料器中,选择石墨片作为集流板,将集流板放置于压膜机上,借助压膜机将混合浆料压制在石墨片表面,静置固化2~3天,再将该电极置于真空干燥箱150℃下烘干24h,即制备出高性能电极板。
(7)优良的导电蒸馏膜的制备:选择聚四氟乙烯作为基底疏水材料,选择纳米氧化锌作为导电蒸馏膜的导电涂层材料,将纳米氧化锌、分散剂和乙醇按比例混合,超声预分散60min后获得导电涂层悬浊液,加入适量黏结剂后置于60oC水浴环境中水浴搅拌1~2h,再真空脱泡20min后转移至倒料器中,将聚四氟乙烯基底材料放置在涂膜机上,设置涂层厚度后借助涂膜机将制备好的导电浆料均匀涂覆在基底材料表面,静置固化并真空干燥24h,即制备出优良的导电蒸馏膜。
作为优选,膜蒸馏加热池内的废水温度控制在75±5℃;膜蒸馏加热池内的废水pH控制在4~6;气浮池内的废水温度控制在60±5℃,pH在11~13之间,气浮处理时间为30~60min;膜蒸馏加热池内设有液位控制器、温度传感器、pH在线监测传感器;气浮池内设有温度传感器、pH在线监测传感器;膜蒸馏加热池内的集热器连接至太阳能吸收装置,实现了清洁能源的再利用,明显降低了能源消耗,节约了运行成本;膜组件的膜孔径为0.1~0.4μm,选用疏水性较高的PTFE膜作为基底材料;冷凝器的温度控制在5~15℃。
实施例1
如图1所示,一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,包括依次连接的进水池1、膜蒸馏加热池3、气浮池11、电容去离子膜蒸馏反应器20、冷凝器33和清水池34,进水池1与膜蒸馏加热池3之间的连接管道上设有第一污水泵2;膜蒸馏加热池3、气浮池11以及电容去离子膜蒸馏反应器20之间经第二污水泵10、第三污水泵18、第一循环泵32构成循环系统;电容去离子膜蒸馏反应器20与清水池34经两个连接管连接成循环结构,两个连接管上分别设有第二循环泵36和冷凝器33;膜蒸馏加热池3与pH调节池9之间的连接管上设有第一投加泵8和第一闸阀7,第一投加泵8和第一闸阀7的开闭由计算机程序控制;气浮池11是由微气泡产生装置14、气泵12、转子流量计13、机械搅拌器15、刮泥机16和吸风装置17组成。
首先,通过第一污水泵2将进水池1内的电镀废水通入膜蒸馏加热池3中进行加热处理。加热池内的热量由太阳能提供,太阳能吸收装置5与加热池内的集热器4相连接,从而达到加热废水的目的。本实施例采用温差控制集热原理,当太阳能热源吸收装置5吸收太阳能辐射后,集热管温度上升,达到集热器4和膜蒸馏加热池3温差DT设定值时,监测系统发出指令,中央热水器中的冷水输入集热器4中,水被加热后再回到膜蒸馏加热池3中,使得池内废水的温度达到设定的温度,控制膜蒸馏加热池3内水温为75±5℃。
根据膜蒸馏加热池3内的温度传感器,待池内废水的温度达到设定温度范围75±5℃后,调节废水的pH值到达设定范围。
运行之前先配置好足够的酸液30%盐酸和碱液30%氢氧化钠,分别储存在pH调节池9的酸池和碱池内,然后根据膜蒸馏加热池3内的pH在线监测传感器,通过计算机程序控制第一闸阀7的开闭和第一投加泵8的开关,调节膜蒸馏加热池3内电镀废水的pH在4~6范围内。当pH在线监测传感器显示池内电镀废水的pH高于6时,则计算机程序会控制第一闸阀7打开以及第一投加泵8的开启,并从pH调节池9的酸池内吸取酸液调节废水pH直至4~6范围后,计算机程序控制第一闸阀7关闭以及第一投加泵8的关闭。
在加热池内电镀废水的pH调节完毕后,通过第二污水泵10将废水通入气浮池11内进行预处理。由于气浮池的污染物去除效果与水温及pH有关,气浮法去除氰化物等易挥发污染物的反应速率与温度有关,存在临界温度,因此,本实施例将气浮池11的温度控制在60±5℃,稍低于加热池的温度。根据有关实验结果,本实施例控制气浮池11内废水pH在11~13之间,通过计算机程序控制第二投加泵38和第二闸阀37的开关,气浮池停留时间为60min。废水中的挥发性污染物如氨氮、氰化物等通过机械搅拌器15和吸风装置17的作用从废水中脱除并吸收。通过控制气泵12和微细气泡发生装置14在气浮池内产生细微气泡,气泡与细小悬浮物之间黏附,形成浮选体,利用气泡的浮升作用,上浮到水面,形成泡沫或浮渣,从而去除电镀废水中的悬浮物、乳化油、表面活性物质、重金属氢氧化物等物质。
气浮处理完毕后,由第三污水泵18将经气浮池预处理后的废水通入电容去离子膜蒸馏反应器20中,进一步去除废水中的重金属、盐类等非挥发污染物。通过电源27分别对电极23和导电蒸馏膜21通以低电压,使得电极23和导电蒸馏膜21分别带正电和负电,从而对废水中的无机离子进行电吸附,实现无机物质吸附-截留过程,避免盐垢在蒸馏膜面的形成;控制电源27执行反向加压可实现电极23、导电蒸馏膜21的再生以盐、重金属物质的回收利用。电容去离子膜蒸馏反应器20冷侧的蒸汽液化过程由冷凝器33实现,膜蒸馏冷凝区的温度控制在5~15℃。本实施例选用孔径在0.1~0.4μm范围内的疏水PTFE膜作为基底膜制备优良的导电蒸馏膜21,在第一循环泵32和第二循环泵36的驱动下,膜两侧的料液以错流方式流动,从而使得水蒸汽透过膜孔达到清水池34,非挥发性污染物则被截留在导电蒸馏膜21的另一侧。
为加强气浮池-电容去离子膜蒸馏技术这一组合工艺对电镀废水的净化效果,膜蒸馏加热池3和气浮池11内均设有机械搅拌器6和15,加快氨气、氰化物等挥发性污染物从废水中排出。此外,气浮池11内设有微细气泡发生装置14和吸风装置17,加速氰化物等挥发性污染物排出废水。
实施例2
采用以上装置和工艺处理江苏某电镀厂产生的电镀废水。
(1)将电镀厂产生的电镀废水通入膜蒸馏加热池3内,进行加热处理,将废水温度控制在75℃左右。
(2)待电镀废水的温度上升至75℃后,通过pH在线监测传感器、计算机程序以及pH调节池9调节加热池内废水的pH值在5左右。
(3)待水温、pH调节完毕后,电镀废水经第二污水泵10进入气浮池11内进行预处理,水温控制在60±5℃,pH在11~13之间,气浮处理60min。气浮池脱除的气体,包括氨气、氰化物等挥发性污染物,经吸风装置17吸收;而预处理后的下层清液则通过第三污水泵18排入电容去离子膜蒸馏反应器20中进行膜分离处理,进一步去除废水中的盐类、重金属等非挥发性污染物。
(4)电容去离子膜蒸馏反应器20的热侧及冷侧分别通过第一循环泵32和第二循环泵36构成两个循环系统。冷凝区的温度控制在10℃左右,电容去离子膜蒸馏反应器20内的膜组件21采用孔径为0.22μm的疏水PTFE膜作为基底膜。
按照上述方式操作,电镀厂产生的废液SS浓度为99mg/L,COD浓度为224mg/L,氨氮浓度为5mg/L,总氰化物50mg/L,六价铬62mg/L,总镍70mg/L,石油类37mg/L,经气浮预处理后,氨氮及氰化物脱除率可达90%,SS去除率可达95%,石油类去除率可达93%,再经过电容去离子膜蒸馏工艺处理后,氨氮及氰化物等易挥发污染物的去除率可达98%以上,总镍、六价铬等无机物质的截留率高达99%以上。

Claims (7)

1.一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,包括电源(27)和计算机(28);其特征在于:所述净化与回用工艺系统依次由进水池(1)、膜蒸馏加热池(3)、pH调节池(9)、气浮池(11)、电容去离子膜蒸馏反应器(20)和清水池(34)连接组成;所述进水池(1)与膜蒸馏加热池(3)之间的连接管道上设有第一污水泵(2),所述膜蒸馏加热池(3)、气浮池(11)和电容去离子膜蒸馏反应器(20)通过连接管道形成第一循环系统,第一循环系统的连接管道上设有第二污水泵(10)、第三污水泵(18)和第一循环泵(32),所述电容去离子膜蒸馏反应器(20)与清水池(34)通过连接管连接成第二循环系统,第二循环系统的连接管上分别设有第二循环泵(36)和冷凝器(33);所述膜蒸馏加热池(3)与pH调节池(9)连接,其连接管上设有第一投加泵(8)和第一闸阀(7);所述第一投加泵(8)和第一闸阀(7)由计算机(28)控制连接;
所述气浮池(11)由微气泡产生装置(14)、气泵(12)、转子流量计(13)、第二机械搅拌器(15)、刮泥机(16)和吸风装置(17)组成,微气泡产生装置(14)、第二机械搅拌器(15)设置在气浮池(11)内部,刮泥机(16)设置在气浮池(11)顶部,气泵(12)、转子流量计(13)和吸风装置(17)设置在气浮池(11)外部,气泵(12)、转子流量计(13)与微气泡产生装置(14)连接,吸风装置(17)与气浮池(11)内部连接相通;
所述电容去离子膜蒸馏反应器(20)由导电蒸馏膜(21)、集流板(22)、电极(23)、阴离子交换膜(24)、绝缘格网(25)和阳离子交换膜(26)构成;导电蒸馏膜(21)和电极(23)设置在电容去离子膜蒸馏反应器(20)内部,阴离子交换膜(24)和阳离子交换膜(26)分别设置在绝缘格网(25)的两侧,通过电源(27)通电或放电使电极(23)和导电蒸馏膜(21)表面吸附-解吸盐离子或重金属离子以进行回收利用;
所述电极(23)通过压膜法制备而成,电极材料为活性炭纤维;导电蒸馏膜(21)具有多层结构,导电蒸馏膜以聚四氟乙烯疏水膜为基底膜,由纳米氧化锌作为导电材料涂敷在基底膜表面制备而成,导电蒸馏膜的制备方法包括如下步骤:
步骤1),纳米氧化锌导电浆料制备:称取40-50g纳米氧化锌加入至250mL乙醇溶液中,充分浸润后,加入4.5g聚丙烯酸钠分散剂ASAP,超声分散60min后,按6%~8%的质量百分比加入交联剂聚乙烯,置于60℃水浴环境中水浴搅拌1~2h,即可获得纳米氧化锌导电浆料;
步骤2),脱泡处理:将步骤1制得的纳米氧化锌导电浆料真空脱泡处理20~30min后转移至倒料器内,即获得纳米氧化锌导电涂料;
步骤3),导电浆料涂覆:以聚四氟乙烯PTFE作为疏水基底膜,放置于涂膜机上,设置导电涂层厚度为100~300μm,借助涂膜机将步骤2制得的纳米氧化锌导电涂料均匀涂布于PTFE疏水表面;
步骤4),干燥:将涂覆有纳米氧化锌导电涂层的疏水蒸馏膜静置固化10~20min,置于真空干燥箱内50~60oC干燥24h,即获得纳米氧化锌导电蒸馏膜。
2.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述膜蒸馏加热池(3)内的集热器(4)上连接设有提供热能的太阳能吸收装置(5)。
3.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述膜蒸馏加热池(3)内设有液位控制器、温度传感器、pH传感器;气浮池(11)内设有温度传感器和pH传感器。
4.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述膜蒸馏加热池(3)内设有第一机械搅拌器(6),以促进氨气及其它气态的挥发性污染物从废水中排出;气浮池(11)内设有第二机械搅拌器(15)和微气泡产生装置(14),微气泡产生装置(14)由气泵(12)控制,以促进氰化物等易挥发污染物从废水中排出并由吸风装置(17)吸收。
5.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述电容去离子膜蒸馏反应器(20)的膜孔径为0.1~0.4μm。
6.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述气浮池(11)去除氰化物、悬浮物、重金属氢氧化物、乳化油、表面活性剂物质,水温控制在60±5℃,pH在11-13之间,气浮池停留时间为30~60min。
7.根据权利要求1所述的一种分置式气浮池-电容去离子膜蒸馏技术组合的电镀废水净化与回用工艺系统,其特征在于:所述膜蒸馏加热池(3)的水温控制在75±5℃,废水的pH经pH调节池调节后处于4-6范围内;冷凝器(33)的温度控制在5~15℃。
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