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膜技术与芬顿法结合处理焦化废水


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发布时间:2023-03-13


     现阶段我国焦化厂废水的主要来源有煤炭在高温裂解、煤气净化以及焦炭成形过程中的排水阶段。焦化废水作为一种典型的工业有机废水, 含有高浓度的氨、苯酚、氰化物、硫氰酸盐和其他芳香烃, 以及各种含氮、氧、硫的杂环化合物, 具有高有机负荷、成分复杂、强毒性等特点, 其中大多数化合物被认为对环境有害并且对人类具有遗传毒性风险。我国作为焦炭生产大国, 在此类工业废水处理上正面临巨大挑战。
     目前焦化行业一般采用A/A/O/O工艺和SBR工艺进行焦化污水的处理, 但是这2种处理方式对焦化废水的色度以及COD质量浓度的处理并不理想。随着《炼焦化学工业污染物排放标准》 (GB16171—2012) 的颁布以及环保要求的不断提高, 对于焦化废水的处理不再局限于达到污水的二级排放标准, 而是寻求经济大化和水资源回用技术, 以提高焦化厂的水资源重复利用率。膜技术作为一种分离、提纯、浓缩的新技术, 以其工艺简单、能耗低、出水质量好等特点在21世纪得到广泛应用, 成为时下焦化废水深度处理的研究热点之一。Fenton法对高浓度有机废水深度处理是目前焦化厂、印染厂、制药厂等企业比较常用的处理方法。
    以湖北某焦化厂二沉池出水为研究对象, 以聚醚砜为超滤膜的基料, 将Fe3O4负载在超亲水性、抗菌的无机材料纳米TiO2上, 从而制备出既亲水又能降低焦化废水化学需氧量的共混PES膜。通过控制无水氯化铁、七水合硫酸亚铁与TiO2的比例制备出TiO2-Fe3O4改性剂, 并进行平行对照实验, 分析其对膜的孔隙率、接触角、水通量、截留率的影响情况, 从而确定适宜的改性剂添加量。
    TiO2-Fe3O4的质量分数为0.8%时, 处理焦化废水的综合性能好, 其次是TiO2-Fe3O4的质量分数为1.0%时, 但是由于改性剂的质量分数大, 因而制备改性剂所需的成本较高, 不符合工业实际利益要求。质量分数为0.2%时水通量大, 但是由于其降低COD性能差, 后续仍然需要降COD的步骤, 也会增加处理成本, 故而在PES膜中添加0.8%的改性剂具有经济效益。
    膜过滤结合Fenton法对焦化废水COD的降低取得较好的成果, 通过改变改性剂TiO2-Fe3O4的质量分数, 使得PES膜的水通量、亲水性以及截留率都得到极大的改善, 在其质量分数为0.2%时, 水通量由78.98 L/(m2·h) 提高到145.23L/ (m2·h) , 接触角由66.25°降低到46°, 得到的膜的亲水性能以及水通量效果好。质量分数为0.8%时, 截留率从39.22%增加到90.20%, 得到改性膜M5降低COD的能力强。再结合综合生产实际考虑, 得出理想的改性剂Ti O2-Fe3O4的质量分数为0.8%, 其综合评定值高, 此时改性膜的渗透性能和COD截留率均尤佳, 即能以较低的成本、较高的效率处理焦化废水, 在实际工业生产中具有重要意义。


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