化工学报 ›› 2020, Vol. 71 ›› Issue (S2): 289-296.DOI: 10.11949/0438-1157.20200325
王文广1,2(),谭明1,2(),孙小寒2,杨兴涛3,张晓东3(),张杨1,2(),赵洪武3
收稿日期:
2020-03-30
修回日期:
2020-04-07
出版日期:
2020-11-06
发布日期:
2020-11-06
通讯作者:
张晓东,张杨
作者简介:
王文广(1994—),男,硕士,研究助理,基金资助:
Wenguang WANG1,2(),Ming TAN1,2(),Xiaohan SUN2,Xingtao YANG3,Xiaodong ZHANG3(),Yang ZHANG1,2(),Hongwu ZHAO3
Received:
2020-03-30
Revised:
2020-04-07
Online:
2020-11-06
Published:
2020-11-06
Contact:
Xiaodong ZHANG,Yang ZHANG
摘要:
为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗,利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响,结果表明,清洗效果:淡水(自来水)>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗,结果表明,清洗效果:柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠,柠檬酸清洗效果最好,纯水透过速率可从283.24 L/(m2·h)恢复至571.56 L/(m2·h)。此外,实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果,先用氢氧化钠清洗,再用柠檬酸清洗,纯水透过速率可从283.24 L/(m2·h)恢复至818.81 L/(m2·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。
中图分类号:
王文广, 谭明, 孙小寒, 杨兴涛, 张晓东, 张杨, 赵洪武. 基于海水淡化中试的超滤膜清洗工艺及机理[J]. 化工学报, 2020, 71(S2): 289-296.
Wenguang WANG, Ming TAN, Xiaohan SUN, Xingtao YANG, Xiaodong ZHANG, Yang ZHANG, Hongwu ZHAO. Ultrafiltration membrane cleaning technology and mechanism based on seawater desalination pilot equipment[J]. CIESC Journal, 2020, 71(S2): 289-296.
元素 | 质量分数/% | 原子分数/% |
---|---|---|
C | 34.33 | 51.34 |
O | 21.94 | 24.63 |
Na | 9.18 | 7.17 |
Si | 0.56 | 0.36 |
S | 6.61 | 3.70 |
Cl | 17.33 | 8.78 |
Fe | 8.16 | 2.63 |
表1 超滤产水24 h后超滤膜EDX数据
Table 1 EDX data of ultrafiltration membranes after water permeation 24 h
元素 | 质量分数/% | 原子分数/% |
---|---|---|
C | 34.33 | 51.34 |
O | 21.94 | 24.63 |
Na | 9.18 | 7.17 |
Si | 0.56 | 0.36 |
S | 6.61 | 3.70 |
Cl | 17.33 | 8.78 |
Fe | 8.16 | 2.63 |
图10 超滤膜的SEM图原膜(a),运行24 h后(b),1%柠檬酸清洗(c),1%草酸清洗(d),pH=1盐酸清洗(e),1%氢氧化钠清洗(f)
Fig.10 SEM images of ultrafiltration membrane original (a), operating for 24 h (b), cleaning with 1% citric acid (c), 1% oxalic acid (d), hydrochloric acid, pH=1 (e), 1% NaOH (f)
1 | 章强, 辛琦, 朱静敏, 等. 中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展[J]. 环境化学, 2014, 33(7): 1075-1083. |
Zhang Q, Xin Q, Zhu J M, et al. The antibiotic contaminations in the main water bodies in China and the associated environmental and human health impacts [J]. Environmental Chemistry, 2014, 33(7): 1075-1083. | |
2 | 于金旗, 王为民, 程方琳, 等. 超滤-反渗透工艺处理热法海淡浓盐水的中试研究[J]. 水处理技术, 2018, 44(3): 109-113. |
Yu J Q, Wang W M, Cheng F L, et al. Pilot-scale study on ultrafiltration-reverse osmosis technology for brine treatment from thermal desalination process [J]. Technology of Water Treatment, 2018, 44(3): 109-113. | |
3 | 孙永超, 解利昕, 高婷婷, 等. 反渗透海水淡化预处理工艺[J]. 化工进展, 2016, 35(11): 3658-3662. |
Sun Y C, Xie L X, Gao T T, et al. A study on different pretreatments process in sea water reverse osmosis (SWRO) desalination [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2016, 35(11): 3658-3662. | |
4 | 刘彦涛. 超滤-反渗透双膜法在海水淡化中的应用研究[D]. 北京: 清华大学, 2015. |
Liu Y T. Study on application of ultrafiltration-reverse osmosis membrane technology in sea water desalination [D]. Beijing: Tsinghua University, 2015. | |
5 | 刘璐. 化工污水处理中膜技术的应用[J]. 化工管理, 2018, (3): 61. |
Liu L. Application of membrane technology in chemical wastewater treatment [J]. Chemical Enterprise Management, 2018, (3): 61. | |
6 | 赵强. 化工工艺过程中超滤技术的应用分析[J]. 山东化工, 2013, 42(12): 103-104. |
Zhao Q. Application analysis of ultrafiltration technology in chemical process [J]. Shandong Chemical Industry, 2013, 42(12): 103-104. | |
7 | 孙晨. 膜法海水淡化预处理工艺系统研究[D]. 天津: 天津大学, 2016. |
Sun C. Study on hybrid pretreatment systems for reverse osmosis desalination [D]. Tianjin: Tianjin University, 2016. | |
8 | 王旭亮, 李宗雨, 董泽亮, 等. 超滤技术在水处理中的膜污染及控制[J]. 当代化工, 2019, 48(9): 2151-2153+2157. |
Wang X L, Li Z Y, Dong Z L, et al. Membrane fouling and control of ultrafiltration technology in water treatment [J]. Contemporary Chemical Industry, 2019, 48(9): 2151-2153+2157. | |
9 | 王旭亮, 李宗雨, 董泽亮, 等. 超滤过程的膜污染和运行条件优化[J]. 工业用水与废水, 2019, 50(1): 1-4. |
Wang X L, Li Z Y, Dong Z L, et al. Membrane fouling and operation condition optimization during ultrafiltration [J]. Industrial Water & Wastewater, 2019, 50(1): 1-4. | |
10 | Gilabert-Oriol G, Hassan M, Dewisme J, et al. Backwashing pressurized ultrafiltration using reverse osmosis brine in seawater desalination and its potential costs savings [J]. Desalination and Water Treatment, 2015, 55(10): 2800-2812. |
11 | Resosudarmo A, Ye Y, Le-Clech P, et al. Analysis of UF membrane fouling mechanisms caused by organic interactions in seawater [J]. Water Research, 2013, 47(2): 911-921. |
12 | Gao L X, Gu H, Rahardianto A. et al. Self-adaptive cycle-to-cycle control of in-line coagulant dosing in ultrafiltration for pre-treatment of reverse osmosis feed water [J]. Desalination, 2017, 401: 22-31. |
13 | Abrahamse A J, Lipreau C, Li S, et al. Removal of divalent cations reduces fouling of ultrafiltration membranes [J]. Journal of Membrane Science, 2008, 323(1): 153-158. |
14 | Li S, Heijman S G J, Verberk J Q J C, et al. Impact of backwash water composition on ultrafiltration fouling control [J]. Journal of Membrane Science, 2009, 344(1/2): 17-25. |
15 | 陈益清, 李凤, 乔铁军, 等. 基于化学清洗的超滤膜污染研究[J]. 中国给水排水, 2013, 29(17): 51-54. |
Chen Y Q, Li F, Qiao T J, et al. Research on ultrafiltration membrane fouling based on chemical cleaning [J]. China Water & Wastewater, 2013, 29(17): 51-54. | |
16 | 巨姗姗. 超滤膜发展现状概述及国内外工程应用分析[J]. 净水技术, 2015, 34(4): 1-5. |
Ju S S. Development situation and engineering application of ultrafiltration membrane at home and abroad [J]. Water Purification Technology, 2015, 34(4): 1-5. | |
17 | 马新雷, 宋莹, 李雪梅, 等. 聚醚砜中空纤维超滤膜的化学清洗[J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2013, 35(1): 85-90. |
Ma X L, Song Y, Li X M, et al. Chemical cleaning of polyethersulfone hollow fibre UF membranes [J]. Journal of Nanjing University of Technology (Natural Science Edition), 2013, 35(1): 85-90. | |
18 | Le-Clech P, Chen V, Fane T A G. Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment [J]. Journal of Membrane Science, 2006, 284(1/2): 17-53. |
19 | Chen J P, Kim S L, Ting Y P. Optimization of membrane physical and chemical cleaning by a statistically designed approach [J]. Journal of Membrane Science, 2003, 219(1/2): 27-45. |
20 | Liang H, Gong W J, Chen J, et al. Cleaning of fouled ultrafiltration (UF) membrane by algae during reservoir water treatment [J]. Desalination, 2008, 220(1/2/3): 267-272. |
21 | Li S, Heijman S G J, Verberk J Q J C, et al. Influence of Ca and Na ions in backwash water on ultrafiltration fouling control [J]. Desalination, 2010, 250(2): 861-864. |
22 | Li S, Heijman S G J, Verberk J Q J C, et al. Fouling control mechanisms of demineralized water backwash: reduction of charge screening and calcium bridging effects [J]. Water Research, 2011, 45(19): 6289-6300. |
23 | 汪开明, 张啟元, 冯海波, 等. 中空纤维超滤膜系统化学清洗比较研究[J]. 水处理技术, 2013, 39(7): 119-120+127. |
Wang K M, Zhang Q Y, Feng H B, et al. A comparative study on the cleaning-in-place of the fiber ultrafiltration membrane system [J]. Technology of Water Treatment, 2013, 39(7): 119-120+ 127. | |
24 | 常亮, 吴文龙. 超滤膜重度污染原因分析与离线化学清洗[J]. 热力发电, 2010, 39(5): 101-104. |
Chang L, Wu W L. Cause analysis of severe fouling on ultrafiltration membrane and off-line chemical cleaning thereof [J]. Thermal Power Generation. 2010, 39(5): 101-104. | |
25 | 董金冀, 陈小青. 超滤膜化学清洗技术的探讨与改进[J]. 金属世界, 2008, (1): 58-60. |
Dong J J, Chen X Q. Discussion and improvement for the chemical cleaning of ultra-filtration membrane [J]. Metal World, 2008, (1): 58-60. | |
26 | 李亚娟, 许臻, 尹萍, 等. 超滤膜污堵原因分析及清洗[J]. 热力发电, 2013, 42(9): 141-143. |
Li Y J, Xu Z, Yin P, et al. Case analysis of ultrafiltration membrane fouling in a power plant and the cleaning method [J]. Thermal Power Generation, 2013, 42(9): 141-143. | |
27 | 晋卫, 郭伟, 王宾, 等. 超声对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的清洗研究[J]. 化学工程, 2008, 36(6): 42-45+49. |
Jin W, Guo W, Wang B, et al. Study on cleaning of ultrasound on polyvinylidenefluoride hollow fibre ultrafiltration membrane [J]. Chemical Engineering(China), 2008, 36(6): 42-45+49. | |
28 | 安东子, 杨艳玲, 李星, 等. 受污染PVDF超滤膜清洗方法研究[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2011, 27(6): 800-803+809. |
An D Z, Yang Y L, Li X, et al. Study on cleaning methods of contaminated PVDF ultrafiltration membrane [J]. Journal of Harbin University of Commerce (Natural Sciences Edition), 2011, 27(6): 800-803+809. | |
29 | 关鲁雄, 李娟, 钟文毅, 等. 超滤膜清洗剂及其性能研究[J]. 清洗世界, 2007, 23(3): 1-6. |
Guan L X, Li J, Zhong W Y, et al. Study on ultrafiltration membrane cleaning agent and its performance [J]. Cleaning World, 2007, 23(3): 1-6. | |
30 | 王旭亮, 潘献辉, 张艳萍. 酸碱腐蚀对中空纤维超滤膜力学性能的影响[J]. 中国给水排水, 2013, 29(17): 89-92. |
Wang X L, Pan X H, Zhang Y P. Effects of acid and alkali corrosion on mechanical properties of hollow fiber ultrafiltration membrane [J]. China Water & Wastewater, 2013, 29(17): 89-92. |
[1] | 邵苛苛, 宋孟杰, 江正勇, 张旋, 张龙, 高润淼, 甄泽康. 水平方向上冰中受陷气泡形成和分布实验研究[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 161-164. |
[2] | 吴延鹏, 李晓宇, 钟乔洋. 静电纺丝纳米纤维双疏膜油性细颗粒物过滤性能实验分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 259-264. |
[3] | 赵亚欣, 张雪芹, 王荣柱, 孙国, 姚善泾, 林东强. 流穿模式离子交换层析去除单抗聚集体[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3879-3887. |
[4] | 李艺彤, 郭航, 陈浩, 叶芳. 催化剂非均匀分布的质子交换膜燃料电池操作条件研究[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3831-3840. |
[5] | 何松, 刘乔迈, 谢广烁, 王斯民, 肖娟. 高浓度水煤浆管道气膜减阻两相流模拟及代理辅助优化[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3766-3774. |
[6] | 胡建波, 刘洪超, 胡齐, 黄美英, 宋先雨, 赵双良. 有机笼跨细胞膜易位行为的分子动力学模拟研究[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3756-3765. |
[7] | 齐聪, 丁子, 余杰, 汤茂清, 梁林. 基于选择吸收纳米薄膜的太阳能温差发电特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3921-3930. |
[8] | 刘爽, 张霖宙, 许志明, 赵锁奇. 渣油及其组分黏度的分子层次组成关联研究[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3226-3241. |
[9] | 胡亚丽, 胡军勇, 马素霞, 孙禹坤, 谭学诣, 黄佳欣, 杨奉源. 逆电渗析热机新型工质开发及电化学特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3513-3521. |
[10] | 邢雷, 苗春雨, 蒋明虎, 赵立新, 李新亚. 井下微型气液旋流分离器优化设计与性能分析[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3394-3406. |
[11] | 张佳怡, 何佳莉, 谢江鹏, 王健, 赵鹬, 张栋强. 渗透汽化技术用于锂电池生产中N-甲基吡咯烷酮回收的研究进展[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3203-3215. |
[12] | 张瑞航, 曹潘, 杨锋, 李昆, 肖朋, 邓春, 刘蓓, 孙长宇, 陈光进. ZIF-8纳米流体天然气乙烷回收工艺的产品纯度关键影响因素分析[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3386-3393. |
[13] | 张贲, 王松柏, 魏子亚, 郝婷婷, 马学虎, 温荣福. 超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝及传热强化[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2824-2835. |
[14] | 文兆伦, 李沛睿, 张忠林, 杜晓, 侯起旺, 刘叶刚, 郝晓刚, 官国清. 基于自热再生的隔壁塔深冷空分工艺设计及优化[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2988-2998. |
[15] | 张缘良, 栾昕奇, 苏伟格, 李畅浩, 赵钟兴, 周利琴, 陈健民, 黄艳, 赵祯霞. 离子液体复合萃取剂选择性萃取尼古丁的研究及DFT计算[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2947-2956. |
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