⑴ 中國藍星(集團)股份有限公司的科技創新
研究與開發
截止2012年12月, 藍星擁有150多項專有技術方案,2164件專利,主導起草了66項國家標准和42項行業標准。
截止2012年12月,藍星4600名研究和工程技術人員,正在全球致力於190餘項科研項目開發,力爭為藍星的增長提供不竭動力。
在材料科學領域,藍星正在利用其在有機硅上下游、工程塑料、特種纖維、特種化學品技術方面積累的經驗和技術,為市場開發更加先進適用和環境友好的有機硅、聚甲醛、聚苯醚、聚氨酯、聚醚、PBT、PVC糊樹脂、芳綸、環氧樹脂、鈦白粉、雙酚A等產品。
在生命科學領域,藍星正在利用其在液、固體蛋氨酸,酶制劑、維生素技術方面積累的先進經驗、技術和設備,為市場提供健康的動物營養解決方案,同時致力於將產品和服務擴展至人類應用領域,如食品、葯品和化妝品等。
在環境科學領域,藍星正在利用其在海水淡化、水處理工程、膜科學、工業清洗方面積累的先進經驗、技術和設備,從綠色、環保、節能及低碳經濟著手,開發高效低能環境技術解決方案,促進建立資源更加節約、環境更加友好的人類社會。
此外,在基礎化工領域,藍星利用其長期積累的豐富經驗和技術成果,在精益製造和成本優化的基礎上,正在利用先進技術改進傳統產業。 為增強競爭優勢,藍星致力於精益生產、節約資源和持續發展。
2012年,藍星完成科技項目45項;獲中國國家及省部級獎勵23項,長沙院和連海院的「羅布泊鹽湖120萬噸/年硫酸鉀成套技術開發」項目獲中國石油和化學工業聯合會科技進步特等獎,沈陽蠟化的「50 萬噸/年重油催化熱裂解(CPP)制烯烴示範裝置」獲中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎。
2011年,藍星完成科技項目34項;獲中國國家及省部級獎勵29項,其中連海院「雲南中低品位膠磷礦選礦技術開發與產業化 」項目獲2011年國家科技進步二等獎,晨光院「芳綸III纖維研製與應用」獲2011年國防科學技術進步一等獎。
2010年,藍星完成科技項目94項;獲中國國家及省部級獎勵27項,其中南通廠「鈷酸鑭等高性能超細氧化物催化劑的制備和應用技術 」項目獲國家科技進步二等獎,北化機「NBZ--2.7 型膜極距復極式離子膜電解槽 」獲中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎。 藍星目前擁有44家研發和技術服務機構,分布於中國、法國、澳大利亞、英國、美國、巴西、挪威等地。已建成4個國家級行業技術研究中心,承擔並完成了多項國家高技術研究發展計劃(863計劃)、國家自然科學基金、科技支撐計劃以及其他重大科技項目,開發出一批具有自主知識產權的高科技產品和專有技術,獲得540餘項科技獎。
一、國家級科研機構
1、國家級工程技術中心
國家有機硅工程技術研究中心: 依託單位中藍晨光化工研究院。國家有機硅工程技術研究中心是以各種有機硅單體技術研究開發及產品生產為龍頭,以有機硅聚合物及其加工技術研究為重點,對實驗室成果進行系統化、配套化、工程化的研究開發。中心的研究成果涉及有機硅行業的各個領域:單體、聚合物、後加工技術、應用技術及工業生產專用設備。
國家受力結構工程塑料工程技術研究中心:
依託單位中藍晨光化工研究院。國家受力結構工程塑料工程技術研究中心長期從事線型飽和聚酯、聚醚等領域工程塑料的研究和開發,擁有一大批工程化的研究成果。在工藝上,以善於處理高溫、高真空、高粘度物料的熔融縮聚、聚合所需的高性能材料和高精度塑料製品見長;在工程上,以軟硬體協同開發為特點,設計生產工程塑料合成與加工的專用設備;在學科上,有依託單位支撐,有相當完善的物化分析、物性測試、圖書情報等研究開發基礎和條件。
國家液體分離膜工程技術研究中心:
依託單位杭州水處理技術開發中心。國家液體分離膜工程技術研究中心是專門從事液體分離膜技術研究、開發及應用的專業機構。中心技術力量雄厚,擁有一支以中國工程院院士技術領銜,百餘名高級工程師加盟的技術隊伍。中心在液體分離膜領域獨具電滲析、反滲透、超濾、微孔過濾四大主流技術,開發的產品廣泛應用於海水及苦鹹水淡化、工業給水軟化、超純水的制備、飲用水的凈化及化工分離、濃縮、提純、廢水處理等領域。
國家環境保護膜工程技術中心:
依託單位北京藍星。國家環境保護膜工程技術中心主要針對飲用水凈化、工業廢水治理、污水回用深度處理的需求,開展膜製造及其系統集成技術的工程化研究,建設示範工程,參與相關領域環保技術政策、技術標准和規范的研究制定,推動膜技術在相關領域中的推廣與應用,為國家環境管理、監督與決策提供技術支持和服務。
2、國家級企業技術中心
江西星火有機硅廠國家認定企業技術中心
二、省部級科研機構
山東省新型表面活性劑工程技術研究中心
北京市氯鹼裝備工程技術研究中心
湖南省鉀及伴生物綜合開發工程技術研究中心
浙江省海水淡化 技術研究重點實驗室
江蘇省酯化加氫工程技術研究中心
河南省鉻化學研究院士工作站
山東藍星東大化工有限責任公司山東省企業技術中心
山西合成橡膠集團有限責任公司山西省企業技術中心
藍星(北京)化工機械有限公司北京市企業技術中心
沈陽化工股份有限公司遼寧省企業技術中心
中藍晨光化工研究院有限公司四川省企業技術中心
三、藍星內部研發機構
ELKEM技術中心
QUEOS技術中心
安迪蘇營養研究專業中心(法國科芒特里)
安迪蘇生物流程改進與創新中心(法國圖盧茲)
安迪蘇分析、研究和技術支持中心(法國科芒特里)
BSI里昂研發中心(法國)
BSI里昂研發中心美國洛克希爾分中心
BSI里昂研發中心美國文圖拉分中心
BSI里昂研發中心英國分中心
BSI里昂研發中心德國分中心
BSI里昂研發中心西班牙分中心
BSI里昂研發中心義大利分中心
BSI里昂研發中心中國上海分中心
BSI里昂研發中心巴西分中心
⑵ 化學鎳廢水怎麼處理
電鍍生產中含鎳廢水主要來自鍍槽翻洗缸角退鍍液、化學液、廢鍍液等,鍍鎳槽液使用時間長後,鐵、銅、鋅等離子會積累,另外某些有機添加劑也會破壞而失掉,從而引起鍍層的各種質量題目。由於鎳資源比較寶貴,大多數電鍍廠都盡可能凈化回用。
針對含鎳廢水怎麼處理的問題,本文詳細介紹一種含鎳廢水的處理工藝—反滲透膜技術。
膜分離技術作為一門高新技術,因其分離高效、節能、無二次污染、操作方便、佔地面積少等優點,逐漸在電鍍廢水處理中得到廣泛應用。
1 工藝流程
該系統由兩部分組成,即原水預處理部分和反滲透部分。
1.1 預處理部分
預處理系統由原水池、提升泵、袋式濾器、除油過濾器及保安濾器組成。
廢水由原水池經過提升泵進入袋式濾器,運行壓力0.35nO.38MPa,濾器內置孔徑為5μm 的PP濾袋,可以去除大部分固體懸浮物、大分子膠體等。然後廢水經過除油過濾器,在0.3 1 —0.35MPa運行壓力下,可以吸附廢水中的有機物、油脂和殘余氯,也能去除水中的臭味、色度等。最後廢水進入保安濾器,運行壓力0.28—0.32MPa,保安濾器配有5μm的PP濾芯,對預處理起到最後保安作用,防止管路中微粒進入RO泵,以免損壞RO泵和膜組件。所有預處理工序都是為最大限度地防止和延緩污染物在RO膜面上的沉積,防止膠體物質及固體懸浮微粒的賭賽以及有機物、微生物、氧化性物質等對膜的破壞,以延緩RO膜的水解過程,從而使RO系統在良好狀態下工作。
1.2 一級Ro系統
廢水經過預處理後,由一級輸送泵送入一級RO裝置進行連續濃縮。一級濃縮系統的廢水處理量為1 m3/h,廢水鎳離子的濃度約為320—350 mg/L,pH5~7,還有光亮劑等少量有機物。設計運行壓力1.5MPa,膜組件通量800L/h。該系統採用杭州水處理技術研究中心自行生產的8英寸聚醯胺抗污染膜元件4隻,單支元件的有效膜面積為32m , 脫鹽率≥99%。經過該系統的處理,廢水中80%的水分被分離出來,產水電導率≤150μS/cm,直接回用到電鍍生產作漂洗用水。而絕大部分的金屬離子被膜截留在濃縮液中,進入二級濃縮系統,濃縮倍數達到5。
1.3 二級Ro系統
一級RO系統的濃縮液由二級輸送泵進入二級RO裝置進行循環濃縮。二級濃縮系統的廢水處理量為0.2 m3/h,廢水鎳離子的濃度約為16000—1800mg/L,pH 5~7。設計運行壓力2.5MPa, 通量200L/h。該系統採用4支進口的4英寸聚醯胺復合海水淡化膜元件,單支元件的有效膜面積為7m ,脫鹽率≥99.5%。經過該系統的處理,二級濃縮液再濃縮了lO倍以上,並送至蒸發系統,兩極RO產水均進入RO產水箱回用到生產線上,形成良性的清潔化生產的循環用水系統。濃縮液經蒸發後直接回到電鍍槽使用。
2 穩定運行
反滲透膜系統處理後的出水主要回用於鍍鎳漂洗水,由於鍍鎳液的工作溫度為55—60"C,在電鍍過程中有大量水分蒸發,故在RO裝置濃液排出的稀鍍鎳液(量少時)可順利加入鍍鎳槽中回用。整個系統從2005年4月運行至今,系統運行平穩,各項指標均基本達到設計要求,從實際運行結果來看,膜法鎳回收系統的鎳回收率達到99.96%,水回用率達到100%,達到設計要求。本方案對漂洗廢水不但對水資源進行了回收,而且回收了鎳資源。經膜系統濃縮5O倍後的濃縮液直接回用到電鍍槽,作為生產工藝的補充用水。本方案處理工藝簡單,維護簡單,無二次污染,較徹底地實現了鍍鎳廢水的零排放。
3 RO膜的清洗與維護
在正常操作過程中,RO元件內的膜面會受到無機鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性有機物質的污染,從而引起膜通量下降,從而導致設備成本上升,產品質量下降等一系列問題。盡管本工藝的預處理系統比較完善,但經過較長時間運行,RO膜面仍不可避免地出現污染問題,這是膜分離技術在實際工程中普遍存在的問題。因此,在實際工程中,要特別注重對膜的維護一膜污染的控制與清洗。2005年lO月份,膜污染較為嚴重,通量下降約20%,採用加酸和鹼的方法進行化學清洗,膜通量恢復率基本能達到設計值的95%左右。
4 結論
採用兩級RO膜系統對含鎳250~350 mg/L的漂洗廢水進行處理,對鎳的截留率達99.9%以上,經兩年多運管行考察,系統運行平穩,各項指標基本達到設計要求,經濟效益較為明顯,年凈收益達43.34萬元,且出水可達到回用要求。總之該工程在技術上可行,而且還產生了良好的經濟效益、社會效益和環境效益,對電鍍行業的可持續發展具有重要意義。
⑶ 能量回收的結構原理是什麼
能量回收裝置的作用就是把反滲透系統高壓濃海水的壓力能量回收再利用,從而降低反滲透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理,能量回收裝置主要分為水力渦輪式和功交換式兩大類。
在機械能水力渦輪式能量回收裝置中,能量的轉換過程為「壓力能-機械能(軸功)-壓力能」,其能量回收效率約40%~70%。功交換式能量回收裝置,只需經過「壓力能-壓力能」一步轉化過程,其能量回收效率高達94%以上,已成為國內外研究和推廣的重點。
國內功交換式能量回收產品主要有杭州水處理技術研究開發中心的差壓交換式能量回收裝置(ER-CY)和等壓交換式能量回收裝置(ER-DY)。
⑷ 喝海水有什麼危害嗎
1、海水濃度高於人體體液濃度,喝了海水會導致人體水分向濃度高的海水中流失,引起脫水症狀,咸湯的濃度並沒有超過人體體液濃度,所以不會引起脫水,只會補充營養和水分。
2、從海水中提煉鹽分那叫粗鹽,粗鹽中除了氯化鈉還有氯化鎂,氯化鈣,硫酸鎂和雜質污染物等物質,這些物質的過量吸收對人體本身也是有害的,會打破電解質的平衡,引起代謝紊亂。
3、海水中所帶的大量的細菌、微生物會對人體健康造成的危害。
(4)杭州水處理中心楊波擴展閱讀
如果喝了海水,可以採取大量飲用淡水的辦法補救。大量淡水可以稀釋人體攝入過多的礦物質和元素,將其通過汗液排出體外。
「淡化水經過礦化之後完全能夠滿足人體所需的各種礦物質和營養物的需求,大家可以放心飲用。」昨日,在國家海洋局成立50周年之際,中國海洋學會常務副理事長兼秘書長雷波等專家在參加中國科協「科學家與媒體面對面」活動時,回答了人們對海水淡化安全性的疑問。
杭州水處理技術研究開發中心副主任、教授級高工王壽根強調,海水淡化是從海水中獲取淡水,我們獲取淡水最大的目的是獲取飲用水。現在國內做的海水淡化主要是蒸餾和膜兩種方式。
⑸ GE納濾膜對礦物質飲用水處理有什麼作用能達到什麼樣的效果
ge納濾膜
而各種膜分離過程,首先是在水處理方面得到應用,而後推廣到冶金、石油、化工、儀器、醫葯、仿生等諸多領域。
微濾、超濾、納濾、反滲透、滲析、電滲析等技術己經廣泛在給水處理、純水制備、海水淡化、苦鹹水淡化等水處理領域中得到推廣和應,並在水處理的各個方面,ge濾芯安裝給傳統的水處理工藝以巨大的沖擊和挑戰。膜分離技術有著傳統的給水處理工藝不可比擬的優點:
首先,膜分離技術可適用於從無機物到有機物,從病毒、細菌到微粒甚至特殊溶液體系的廣泛分離,可充分確保水質,且處理效果不受原水水質、運行條件等因素的影響。
第二,膜分離過程為物理過程,不需加入化學葯劑,提高了人們對水處理過程的信賴程度,易於為群眾接受,屬為人們稱道的「綠色」技術。
第三,膜分離技術分離裝置簡單,佔地面積小,系統集成容易,便於運輸、拆卸、安裝,運行環境清潔、整齊,可稱之為真正意義上的「造水工廠」。
第四,膜分離過程系統簡單、操作容易,且易控制,便於維修,有利於生產自動化的推廣與普及。作為一種新興的水處理技術,膜分離以其無可非議的先進性得到了世界各國學者們的廣泛關注。
2納濾技術概述
膜分離技術被稱為「二十一世紀的水處理技術」,自70年代應用於水處理領域後,得到了廣泛的研究和空前的發展,受到世界各國水處理工作者的普遍關注,開展了不同水平。不同層次的理論研究和技術開發、應用。在給水處理領域應用最為廣泛的是一系列的低壓膜,如納濾膜、反滲透膜等。其中,納濾膜法水處理技術以其特殊的優勢,獲得了世界各國的水處理工作者的普遍關注,在水處理技術的研究和開發領域取得了可喜的成績。
納濾技術是從反滲透技術中分離出來的一種膜分離技術,是超低壓反滲透技術的延續和發展分支。一般認為,納濾膜存在著納米級的細孔,且截留率大於95%的最小分子約為1mm,所以近幾年來這種膜分離技術被命名為:Nanofiltration,簡稱:NF,中文譯為:納濾。在過去的很長一段時間里,納濾膜被稱為超低壓反滲透膜(LPRO:LowPressureReverseOsmosis),或稱選擇性反滲透膜或鬆散反滲透膜(LooseRO:LooseReverseOsmosis)。日本學者大谷敏郎曾對納濾膜的分離性能進行了具體的定義:操作壓力≤1.50mPa,截留分子量200~1000,NaCl的截留率≤90%的膜可以認為是納濾膜[1]。納濾技術已經從反滲透技術中分離出來,成為介於超濾和反滲透技術之間的獨立的分離技術,己經廣泛應用於海水淡化、超純水製造、食品工業、環境保護等諸多領域,成為膜分離技術中的一個重要的分支。
3納濾膜
納濾過程的關鍵是納濾膜。對膜材料的要求是:具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、機械強度高、耐酸鹼及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染,由兩部分結構組成:一部分為起支撐作用的多孔膜,其機理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的緻密膜,其分離機理可用溶解擴散理論進行解釋。對於復合膜,可以對起分離作用的表皮層和支撐層分別進行材料和結構的優化,可獲得性能優良的復合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中,中空纖維和卷式膜組件的填充密度高,造價低,組件內流體力學條件好;但是這兩種膜組件的製造技術要求高,密封困難,使用中抗污染能力差,對料液預處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染,但膜的填充密度低、造價高。因此,在納濾系統中多使用中空纖維式或卷式膜組件。
在我國,對納濾過程的理論研究比較早,但對納濾膜的開發尚處於初步階段。在美國、日本等國家,納濾膜的開發已經取得了很大的進展,達到了商品化的程度,如美國Filmtec公司的NF系列納濾膜、日本日東電工的NTR-7400系列納濾膜及東麗公司的UTC系列納濾膜等都是在水處理領域中應用比較廣泛的商品化復合納濾膜。
對於一般的反滲透膜,脫鹽率是膜分離性能的重要指標,但對於納濾膜,僅用脫鹽率還不能說明其分離性能。有時,納濾膜對分子量較大的物質的截留率反而低於分子量較小的物質。納濾膜的過濾機理十分復雜。由於納德膜技術為新興技術,因此對納濾的機理研究還處於探索階段,有關文獻還很少。但鑒於納濾是反滲透的一個分支,因此很多現象可以用反滲透的機理模型進行解釋。關於反滲透的膜透過理論[2]有朗斯代爾、默頓等的溶解擴散理論;里德、布雷頓等的氫鍵理論;舍伍德的擴散細孔流動理論;洛布和索里拉金提出的選擇吸附細孔流動理論和格盧考夫的細孔理論等。
納濾膜的過濾性能還與膜的荷電性、膜製造的工藝過程等有關。不同的納濾膜對溶質有不同的選擇透過性,如一般的納濾膜對二價離子的截留率要比一價離子高,在多組分混合體系中,對一價離子的截留率還可能有所降低。納濾膜的實際分離性能還與納濾過程的操作壓力、溶液濃度、溫度等條件有關。如透過通量隨操作壓力的升高而增大,截留率隨溶液濃度的增大而降低等。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
4納濾技術的工程應用
納濾膜的孔徑范圍介於反滲透膜和超濾膜之間,其對二價和多價離了及分子量在200~1000之間的有機物有較高的脫除性能,而對單價離子和小分子的脫除率則較低。而且,與反滲透過程相比,納濾過程的操作壓力更低(一般在1.0Mpa左右);同時由於納濾膜對單價離子和小分子的脫除率低,過程滲透壓較小,所以,在相同條件下,納濾與反滲透相比可節能15%左右[3]。因而在水處理中,納濾被廣泛應用於飲用水的濃度凈化、水軟化、有機物和生物活性物質的除鹽和濃縮、水中三鹵代物前軀物的去除、不同分子量有機物的分級和濃縮、廢水脫色等領域。
Sibille等研究了法國Auverw-sur-Oise市的地下水,對納濾和生物處理飲用水(臭氧—生物活性炭過濾)進行了對比。結果表明,納濾可以顯著提高飲用水的水質,減少細菌數量和有機物的濃度,從而使後續消毒更有效,也減少了三氯甲烷的形成。但是,研究又指出,少量極易被細菌等吸收的可生物降解的有機物質(BOM:BiologicalOrganicMatter)、可同化有機碳(AOC:AssimilableOrganicCarbon)也能透過納濾膜。
I.C.Escobar等的研究[4]中,將石灰軟化設備與納濾進行比較。結果表明,納濾系統可有效去除原水中除了AOC以外的幾乎全部溶解性有機碳(DOC:DissolvedOrganicCarbon)含量。
雖然,納濾技術的工程應用在美國、日本等國家的給水行業中已經得到大規模的推廣,但在我國,將納濾技術廣泛地應用於工程實踐的條件還不成熟,尚處於嘗試階段、本要問題是國產納濾膜的性能指標不夠過關。是納濾技術在高硬度海島苦鹹水凈化的實際應用。該工程由國家海洋局杭州水處理中心設計,於1997年4月正式投入生產淡水,系統連續正常運行27個月,淡化水符合國家生活飲用水衛生標准[5]。
有關學者曾採用納濾膜對某市自來水(以污染嚴重的淮河水為原水)進行深度處理試驗,研究了納濾循環制水試驗工藝的效果。結果表明,循環試驗工藝與單級納濾工藝相比,在同樣較低的壓力下,出水率較高,並且能耗降低,減少了濃水排放。即使在回收率較高(80%)的情況下,膜出水中的總有機碳(TOC)仍比自來水低50%;對致會變物的去除十分顯著,使Ames試驗陽性的水轉為陰性[6]。
5納濾膜應用中的問題
納濾膜有較高的膜通量,可以截留有機及無機污染物,而對人體必需的一些離子又有較大的透過率,因此,把納濾膜應用於飲用水的深度凈化較其它的膜分離技術有較大的優勢。把鋼濾膜應用於給水處理領域的主要問題是
a)膜表面容易形成附著層,使膜的通量顯著下降;
b)操作結束後,膜的清洗較困難;
c)膜的耐用性差。
世界各國的水處理工作者正在進行廣泛的研究,尋求解決這些問題的途徑。納濾技術在給水處理領域的推廣應用還依賴於這些問題的進一步解決。
⑹ 高從堦的成就之路
1942年11月生,山東即墨人,化工分離專家,中國工程院院士,教授,杭州水處理技術研究開發中心研究員,博士生導師。1965年7月畢業於山東海洋學院化學系;1965年8月~1970年2月在國家海洋局一所工作;1970年3月~1982年1月在國家海洋局二所工作;期間於1967年參加全國海水淡化會戰;1982年2月~1984年3月赴加拿大滑鐵盧大學進修;1984年4月起到國家海洋局杭州水處理技術研發中心工作;1991年為研究員,曾任水處理研究開發中心總工程師、副主任、科技委主任等職;自1998年起為中國海洋大學雙聘院士、教授、博士生導師,兼任膜與水處理技術教育部工程研究中心主任。1993年獲國家有突出貢獻中青年專家稱號,1995年當選為中國工程院院士。2013年起任浙江工業大學全職院士 ,浙江工業大學海洋學院院長 ,從事功能膜及工程技術的研究和開發。在膜分離研究開發工作方面,先後參加、組織、承擔並完成了國家、浙江省和國家海洋局重點項目十多項,包括國家和浙江省「七五」、「八五」科技攻關中關於不對稱和復合膜與組器研製等四個專題項目,CTA中空纖維膜的研製項目,兩個關於復合膜用關鍵材料和成膜機理的國家自然科學基金資助項目,一項關於荷電膜及其性能研究的回國留學人員科技活動資助項目,多元合金膜的研究,以及納濾膜的研製和工程技術開發等。1984年主持了國家科技攻關項目「中鹽度苦鹹水淡化用反滲透膜及組器研究」,並於1992年與其他三題合並為「國家反滲透膜裝置及工程技術開發」項目;承擔國家回國人員科技活動資助項目「荷電膜及性能研究」;2002年完成「關於有機物/有機物分離膜研究」國家自然科學基金重點項目,科技部關於海水淡化軟課題項目及兩項浙江省科研項目等;承擔國家973和863和國家自然科學基金等項目,將膜分離與優先吸附和促進傳遞、膜與生化和催化、膜與水資源和環境,膜與清潔生產和綠色化學等方面的工作結合起來。研究成功CTA中空纖維反滲透膜和組器並產業化,效益顯著;研製成功芳香族聚醯胺復合反滲透膜、荷電膜及多元合金膜等數種孔徑和親水性各異的新膜品種並推廣應用;主持了國家自然科學基金關於TMC的合成和多胺在復合膜中功能兩個項目的研究,促進國內功能膜用新單體和新功能開發;在國內最早開展納濾的研究的開發,開發了數種納濾膜,並成功地應用於某些工業的新工藝中。「國產反滲透裝置及工程技術開發」獲1992年國家科技進步獎一等獎。另獲省部級科技進步一、二、三等獎十多項。發表論文和會議報告近200餘篇,合譯專業書刊1冊,合編著專業書刊4冊,其中兩冊為主編之一。中國膜工業協會名譽理事長,中國膜工業協會專家委員會主任,全國分離膜標准化技術委員會主任,海水淡化和水再利用學會和浙江省膜學會的理事長,國際脫鹽和水再利用雜志編委。
⑺ 納濾的應用
納濾分離作為一項新型的膜分離技術,技術原理近似機械篩分。但是納濾膜本體帶有電荷性。這是它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數百的膜也可脫除無機鹽的重要原因。
納濾分離愈來愈廣泛地應用於電子、食品和醫葯等行業,諸如超純水制備、果汁高度濃縮、多肽和氨基酸分離、抗生素濃縮與純化、乳清蛋白濃縮、納濾膜-生化反應器耦合等實際分離過程中。與超濾或反滲透相比,納濾過程對單價離子和分子量低於200的有機物截留較差,而對二價或多價離子及分子量介於200~500之間的有機物有較高脫除率,基於這一特性,納濾過程主要應用於水的軟化、凈化以及相對分子質量在百級的物質的分離、分級和濃縮(如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程產物的分級和濃縮)、脫色和去異味等。主要用於飲用水中脫除Ca、Mg離子等硬度成分、三鹵甲烷中間體、異味、色度、農葯、合成洗滌劑,可溶性有機物,及蒸發殘留物質。
隨著對環境保護和資源綜合利用認識的不斷提高,人們希望在治理廢水的同時實現有價物質的回收,比如:大豆乳清廢液中含有1%左右的低聚糖和少量的鹽,亞硫酸鹽法制備化纖漿和造紙漿過程出現的亞硫酸鈣廢液中含有2%~2.5%的六碳糖和五碳糖,製糖工業中出現的廢糖蜜中含有少量的鹽等等。
NF分離是一種綠色水處理技術,在某些方面可以替代傳統費用高,工藝繁瑣的污水處理方 法.其技術特點是:能截留分子量大於100的有機物以及多價離子,允許小分子有機物和單 價離子透過;可在高溫,酸,鹼等苛刻條件下運行,耐污染;運行壓力低,膜通量高,裝置 運行費用低;可以和其他污水處理過程相結合以進一步降低費用和提高處理效果.在水處理 中,NF膜主要用於含溶劑廢水的處理,能有效地去除水中的色度,硬度和異味.NF膜以其特殊的分離性能已成功地應用於製糖,制漿造紙,電鍍,機械加工以及化工反應催化劑的回收等行業的廢水處理.
納濾是一種綠色水處理技術,是國際上膜分離技術的最新發展,在某些方面可以替代傳統費用高、工藝繁瑣的污水處理方法。納米級孔徑且帶有電荷的特殊過濾性能特點是:能截留分子量大於200的有機物以及多價離子,允許小分子有機物和單價離子透過;可在高溫、酸、鹼等苛刻條件下運行,膜耐受的條件范圍寬,濃縮倍數高,耐污染;運行壓力低,膜通量高,裝置運行費用低,能耗極低(唯一驅動力是壓力)。
由於納濾膜特殊的孔徑范圍和制備時的特殊處理(如復合化、荷電化),使得納濾膜具有較特殊的分離性能,其在降低廢水COD、水源水的色度、硬度和去除飲用水中的有機物(TOC)、三鹵代烷(THMs)前驅物等方面的應用近年來受到廣泛重視,已成功地應用於製糖行業、造紙行業、電鍍行業、機械加工行業及化工反應催化劑的回收行業等的廢水處理中。納濾膜的應用研究主要集中在幾個方面:根據中性溶質的分子量大小而進行分離;截留有機物分子而讓單價電解質透過膜層;根據離子價態而實現離子問的分離。根據納濾膜分離的特點,其應用范圍主要適用於下述情況的物質分離:①對單價鹽分離的截留率要求不高;②要求進行不同價態離子的分離,如軟化處理;③需要對高分子量有機物與低分子量有機物進行分離,如葡萄酒脫醇;④鹽和對應的酸的分離;⑤有機物和無機物的分離,如染料脫鹽、乳清濃縮脫鹽和飲用水凈化。
納濾膜具有熱穩定性、耐酸、耐鹼和耐溶劑等優良性質,在廢水的有價物質回收中起到不可估量的作用,廣泛地應用於各種有機廢水的回收處理。比如農葯廢液處理、乳清和抗菌素脫鹽、電鍍廢液中金屬回收、各種石化廢水處理等。在給水處理中,納濾膜主要用於制備軟化水、飲用純凈水,能有效地去除水中的色度、硬度和異味 。
試驗研究及應用
(1)日用化工廢水處理.用NF膜處理日用化工廢水的應用研究表明NF膜耐酸鹼,有優良的截留率,對重金屬有很好的去除率,不存在膜污染問題.據估計,由於NF膜的運行費用低於反滲透技術,對有機小分子有良好的脫除率,可能會覆蓋90%以上的日用化工廢水處理.
(2)石油工業廢水處理.
石油工業廢水主要包括石油開采和煉制過程中產生的含各種無機鹽和有機物的廢水,其成分 非常復雜,處理難度大.採用膜法特別是NF法與其他方法相給合,既可有效處理廢水還可以 回收有用物質.例如,先用NF膜將原油廢水分離成富油的水相和無油的鹽水相,然後把富油 相加入到新鮮的供水中再進入洗油工序,這樣既回收了原油又節約了用水.以前多採用反滲 透 和相分離結合的方法處理石油工業廢水,但存在著膜污染嚴重的問題,如果在反滲透前加一NF膜,就可以解決膜污染的問題.石油工業的含酚廢水中主要含有苯酚,甲基酚,硝基酚以 及各類取代酚,此類物質的毒性很大,必須脫除後才能排放,若採用NF技術,不僅酚的脫除 率可達95%以上,而且在較低壓力下就能高效地將廢水中的鎘,鎳,汞,鈦等重金屬高價離子脫除,其費用比反滲透等方法低得多.
(3)殺蟲劑廢水處理.一般的水處理方法不能除去污染水中的低分子有機農葯.通過研究NF膜對不含酚殺蟲劑的截留性能發現除了二氯化物以外,其他殺蟲劑的截留 率均高於96.7%,所有殺蟲劑在NF膜上的吸附能力均受其疏水性的影響.採用NF處理含有酚 類殺蟲劑的廢水也十分有效.
(4)化纖,印染工業廢水處理.NF可以用於印染過程排水中染料及助劑的脫除和回用.處 理染料聚合漿料時,由於大多數染料的分子量在幾百到幾千,NF膜可以讓一些無機鹽或小分 子通過,而對較大的染料分子進行截取,粗染料漿液經NF系統後,染料可以富集,而無機鹽 的濃度下降,脫鹽率大於98%,染料損失率小於0.1%,而且可以在高溫下運行.此外,NF還 可以用於纖維加工過程中的含油廢水的處理及回收再利用.
(5)生活污水處理.採用常用的生物降解和化學氧化相結合的方法處理生活污水時,氧化 劑的消耗很大,殘留物多.如果在它們之間增加一個NF系統,讓能被微生物降解的小分子( 分子量小於100)通過,不能生物降解的有機大分子(分子量大於100)被截留下來經化學氧化 後再生物降解,這樣就可以充分發揮生物降解的作用,節省氧化劑或活性炭的用量,降低最 終殘留物的含量.
(6)熱電廠二次廢水的治理及回收利用.熱電廠的二次廢水主要來自沖灰,除塵及冷卻系統,此類廢水中含有大量的懸浮固體,灰份 及高含量的鹽份和部分有機物.利用NF可以把這一類廢水處理成工業回用水.首先用微濾除 去水中的全部懸浮顆粒,質量分數為99%的BOD,98%的COD,73%的總氮和17%的總磷,同時將水中的菌落總數降到3~4個/L,然後加酸降低pH以除去CO2,最後再經NF脫鹽,達到鍋爐用水的質量.澳大利亞太平洋熱電廠的Eraring發電站已用NF對此類廢水進行處理,每天處理1 000~15 000 m3廢水,既減輕了市政供水系統的負荷,每年又可為熱電廠節約 操作費用80萬美元.該熱電廠准備擴大發電規模,用水量也相應增大,估計到2010年,處理 此類廢水量將達5 000 m3/d,效益極其可觀.
(7)酸洗廢液處理.鋼廠的酸洗工序是將鋼材浸入質量分數為20%左右的硫酸酸洗槽中進行 酸洗.隨著酸洗的進行,硫酸濃度逐漸降低,硫酸亞鐵濃度不斷增高,當溶液中硫酸的質量 分數降至6%~8%,生成的硫酸亞鐵濃度超過200~250 g/L時,酸洗速率下降,必須更 換酸洗液,排放酸洗廢液.酸洗好的鋼材必須用清水進行沖洗以除去表面的酸性物質,又造 成了廢酸水的外排.為了保護環境,節約資源,可採用NF工藝處理酸洗廢液.利用NF膜對硫 酸和硫酸亞鐵截留率的不同,先將硫酸亞鐵截留在濃縮液中,然後將濃縮液送入冷卻結晶罐,冷卻結晶出FeSO4·7H2O;透過液再經能截留硫酸的另一NF膜組件,截留後濃縮為20%的 硫酸,再生酸液回收利用,透過液則排至廢酸水站,進一步處理排放或回收.這一工藝回收 了硫酸和硫酸亞鐵,同時實現了酸洗廢液的回收綜合利用和廢酸水達標排放的目的.
(8)造紙廢水處理.採用NF膜技術替代傳統的化學處理 法能更為有效地除去深色木質素.木漿漂白過程產生的氯化木質素 是帶負電的,容易被帶負電性的NF膜截留,並且對膜不會產生污染.另外,因為整個處理過程中對陽離子(Na+)的脫除率並沒有嚴格要求,採用反滲透技術就顯得沒有必要 .採用超濾/納濾處理牛皮紙製造廢水有很好的效果。
工程應用
納濾膜的孔徑范圍介於反滲透膜和超濾膜之間,其對二價和多價離了及分子量在200~1000之間的有機物有較高的脫除性能,而對單價離子和小分子的脫除率則較低。而且,與反滲透過程相比,納濾過程的操作壓力更低(一般在1.0Mpa左右);同時由於納濾膜對單價離子和小分子的脫除率低,過程滲透壓較小,所以,在相同條件下,納濾與反滲透相比可節能15%左右[3]。因而在水處理中,納濾被廣泛應用於飲用水的濃度凈化、水軟化、有機物和生物活性物質的除鹽和濃縮、水中三鹵代物前軀物的去除、不同分子量有機物的分級和濃縮、廢水脫色等領域。
Sibille等研究了法國Auverw-sur-Oise市的地下水,對納濾和生物處理飲用水(臭氧—生物活性炭過濾)進行了對比。結果表明,納濾可以顯著提高飲用水的水質,減少細菌數量和有機物的濃度,從而使後續消毒更有效,也減少了三氯甲烷的形成。但是,研究又指出,少量極易被細菌等吸收的可生物降解的有機物質(BOM:BiologicalOrganicMatter)、可同化有機碳(AOC:AssimilableOrganicCarbon)也能透過納濾膜。
雖然,納濾技術的工程應用在美國、日本等國家的給水行業中已經得到大規模的推廣,但在我國,將納濾技術廣泛地應用於工程實踐的條件還不成熟,尚處於嘗試階段、本要問題是國產納濾膜的性能指標不夠過關。已有工程實例的報道,如國內首套工業化大規模膜軟化系統——山東長島南隍城納濾示範工程,是納濾技術在高硬度海島苦鹹水凈化的實際應用。該工程由國家海洋局杭州水處理中心設計,於1997年4月正式投入生產淡水,系統連續正常運行27個月,淡化水符合國家生活飲用水衛生標准。
有關學者曾採用納濾膜對某市自來水(以污染嚴重的淮河水為原水)進行深度處理試驗,研究了納濾循環制水試驗工藝的效果。結果表明,循環試驗工藝與單級納濾工藝相比,在同樣較低的壓力下,出水率較高,並且能耗降低,減少了濃水排放。即使在回收率較高(80%)的情況下,膜出水中的總有機碳(TOC)仍比自來水低50%;對致會變物的去除十分顯著,使Ames試驗陽性的水轉為陰性。
納濾膜應用問題
納濾膜有較高的膜通量,可以截留有機及無機污染物,而對人體必需的一些離子又有較大的透過率,因此,把納濾膜應用於飲用水的深度凈化較其它的膜分離技術有較大的優勢。把鋼濾膜應用於給水處理領域的主要問題是:
這三個問題是膜分離的基本問題,也是納濾膜法水處理技術難以廣泛應用的主要原因。世界各國的水處理工作者正在進行廣泛的研究,尋求解決這些問題的途徑。納濾技術在給水處理領域的推廣應用還依賴於這些問題的進一步解決。