昆山焦化污水處理膜一體化設(shè)備技術(shù)在線咨詢現(xiàn)階段我國焦化廠廢水的主要來源有煤炭在高溫裂解、煤氣凈化以及焦炭成形過程中的排水階段。焦化廢水作為一種典型的工業(yè)有機(jī)廢水，含有高濃度的氨、硫氰酸鹽和其他芳香烴，以及各種含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物，具有高有機(jī)負(fù)荷、成分復(fù)雜、強(qiáng)毒性等特點(diǎn)，其中大多數(shù)化合物被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有害并且對(duì)人類具有遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)。我國作為的焦炭生產(chǎn)國，在處理焦化廢水的污染方面正面臨巨大挑戰(zhàn)。
目前焦化行業(yè)一般采用A/A/O/O工藝和SBＲ工藝進(jìn)行焦化污水的處理，但是這2種處理方式對(duì)焦化廢水的色度以及COD質(zhì)量濃度的處理并不理想。隨著《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)的頒布以及環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)于焦化廢水的處理不再局限于達(dá)到污水的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，而是尋求經(jīng)濟(jì)和水資源回用技術(shù)，以提高焦化廠的水資源重復(fù)利用率。膜技術(shù)作為一種分離、提純、濃縮的新技術(shù)，以其工藝簡(jiǎn)單、能耗低、出水質(zhì)量好等特點(diǎn)在21世紀(jì)得到廣泛應(yīng)用，成為時(shí)下焦化廢水深度處理的研究熱點(diǎn)之一。Fenton法對(duì)高濃度有機(jī)廢水深度處理是目前焦化廠、印染廠、制藥廠等企業(yè)比較常用的處理方法。
筆者以湖北某焦化廠二沉池出水為研究對(duì)象，以聚醚砜為超濾膜的基料，將Fe3O4負(fù)載在超親水性、抗菌的無機(jī)材料納米TiO2上，從而制備出既親水又能降低焦化廢水化學(xué)需氧量的共混PES膜。通過控制無水氯化鐵、七水合與TiO2的比例制備出TiO2－Fe3O4改性劑，并進(jìn)行平行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，分析其對(duì)膜的孔隙率、接觸角、水通量、截留率的影響情況，從而確定最適宜的改性劑添加量。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器
聚醚砜(PES)，N，N－二甲基乙酰胺(DMAC)；聚乙烯吡咯烷酮(PVPK－30)；(TiO2)；七水合(FeSO4•7H2O)；無水三氯化鐵(FeCl3)；濃鹽酸；濃氨水；濃硫酸(98%H2SO4)；重鉻酸鉀(K2CrO7)；六水合銨((NH4)2Fe(SO4)2•6H2O)；1，10－菲啰啉(一水合物)(C10H8N12•H2O)；硫酸銀(Ag2SO4)；硫酸汞(HgSO4)；過氧化氫(30%H2O2)。
X射線衍射(XPertPＲOMPD)；靜滴接觸角測(cè)量?jī)x(JC2000C1)；鼓風(fēng)干燥箱(DZF6050)；超聲波分散儀(CH－01BM)；通量測(cè)試儀(500mL)，自制。
1.2 TiO2－Fe3O4添加劑的制備
采用共沉淀法制備納米TiO2－Fe3O4顆粒：稱取適量的TiO2于裝有100mL去離子水的錐形瓶中，用超聲波分散儀超聲分散1h后，移到三頸燒瓶并加適量的，用氮?dú)怛?qū)氧30min并加熱到80℃。再以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2的比例稱取適量的七水合和無水三氯化鐵，溶于20mL去離子水中，并緩慢地滴加到三頸燒瓶中，持續(xù)攪拌1h。準(zhǔn)確地量取1mL濃氨水并用去離子水稀釋至10mL，用恒壓漏斗逐滴加入到三頸燒瓶中，持續(xù)攪拌并老化2h，全程控制溫度使其恒定80℃，最后磁分離出產(chǎn)物，用去離子水反復(fù)洗滌至溶液呈中性，抽濾后置于60℃的干燥箱中24h，冷卻后研磨，即得到納米TiO2－Fe3O4復(fù)合物。
按照表1的實(shí)驗(yàn)配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鑄膜液在電加熱套中以75℃恒溫加熱攪拌12h至鑄膜液澄清透亮，置于60℃的真空箱內(nèi)靜置脫泡4h。脫泡后將鑄膜液緩慢地傾倒在玻璃板上，用玻璃棒快速地刮膜，預(yù)蒸發(fā)40s后將其勻速緩慢地浸沒在30℃的去離子水中，待膜自動(dòng)從玻璃板上脫落，轉(zhuǎn)移入另1份去離子水中浸泡，并定期更換去離子水以洗滌膜上殘留的鑄膜液，2d后取出在室內(nèi)自然晾干，裝袋備用。
1.4 性能測(cè)試與表征
1.4.1 TiO2－Fe3O4的表征
昆山焦化污水處理膜一體化設(shè)備技術(shù)在線咨詢利用荷蘭PANalytical分析儀器公司生產(chǎn)的X衍射儀進(jìn)行XＲD測(cè)試，分別對(duì)Fe3O4標(biāo)準(zhǔn)樣、TiO2標(biāo)準(zhǔn)樣、制備的添加劑進(jìn)行表征分析。
當(dāng)不添加共混改性劑時(shí)，接觸角，說明單純的PES膜是疏水性比較強(qiáng)的膜，因?yàn)镻ES含有OSO基團(tuán)，所以表現(xiàn)出疏水性。而改性劑TiO2－Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，接觸角急劇減小，并且接觸角是最小的，可知親水性明顯提高，說明TiO2－Fe3O4作為添加劑對(duì)膜的親水性改性效果較好，原因是納米TiO2表面富含羥基，從而表現(xiàn)出較高的親水性。此外，隨著改性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，接觸角先變大后變小，這是因?yàn)楫?dāng)TiO2－Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，TiO2表現(xiàn)出來的團(tuán)聚性能較弱，在外力的作用下，能夠均勻地分布在PES膜的孔隙中，從而增加了膜的親水性。然而隨著改性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，TiO2顯示出較強(qiáng)的團(tuán)聚性，使其聚集在一起，即使在外力的作用下也不能使其在膜上分布均勻，從而使其親水性相比低質(zhì)量分?jǐn)?shù)改性劑降低了。隨著改性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增加，TiO2在團(tuán)聚之后因其量大，依然能在膜上有較為廣泛的分布，所以親水性又再次增加。
