煤化工反滲透濃水濃縮的研究現狀

邢明皓（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

煤化工反滲透濃水濃縮的研究現狀

邢明皓（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

隨著我國煤化工產業的不斷進步發展，如何有效維護經濟效益與環境效益的平衡成為社會關注的要點。煤化工項目屬于典型的資源密集型產業，在生產過程中不僅需要消耗大量水源，同時還會形成巨大的含鹽廢水排放量，對環境的負面影響十分明顯。反滲透膜技術是應對煤化工含鹽廢水處理的重要手段，目前在國內煤化工產業得到了有效地推廣和應用，但就其產水率而言并不十分理想。本文以下針對煤化工反滲透濃水濃縮現狀進行研究，并提出相關的建議和展望。

煤化工；反滲透；膜材料；濃水濃縮

積極發展煤化工產業是解決我國石油、天然氣資源不足的重要途徑，而從工藝角度來說，煤化工項目所產生的污染物主要是大量含鹽廢水，具有排放量大、水質穩定、氯離子含量高等特征，如果直接排放到自然環境中，會對水源、土壤、大氣等造成嚴重的污染；常見的煤化工含鹽廢水處理手段主要有電滲析法、蒸餾法、離子交換法、反滲透法等。其中，反滲透法具有無污染、費用低、能耗少、重復利用等優勢，成為煤化工產業的首選凈化技術。

現階段，國內在利用反滲透法的過程中，產水率最高可以達到75%，這也就意味著單位含鹽污水處理中仍有四分之一的反滲透濃水產出，依然會對環境造成嚴重的影響，因此需要研究更有效的途徑。

1 反滲透濃水濃縮技術概述

從我國的客觀能源形式來看，發展煤化工產業具有必然性，相對應地也必須加強對煤化工產業的污染控制和處理。反滲透濃水濃縮技術主要包括正滲透技術、反滲透技術、膜蒸餾技術等，其設備工藝在當前各行業中都有廣泛地應用，是解決當前水資源匱乏和水資源利用的有效途徑。

1.1 正滲透技術

正滲透技術起源于上世紀90年代，是一種典型的利用滲透壓原理實現的液體凈化、濃縮技術，最早應用于海水淡化系統；同樣，在煤化工產業中，正滲透技術利用的是含鹽廢水和驅動液的滲透壓差別實現的，工藝開展過程中，濃鹽水和驅動液分別置于正滲透膜兩側，濃鹽水的滲透壓比驅動液低，水在滲透壓的作用下開始向驅動液移動，當濃鹽水與驅動液之間的濃度達到平衡時停止，實現濃縮目的。

1.2 反滲透技術

反滲透技術的原理是，采用離子交換的手段改變水體硬度，增加含鹽成分的活性，向滲透膜的含鹽廢水一側認為增加滲透壓，除了水分子之外其他物質都被攔截在滲透膜表面。由于人為技術的參與，反滲透技術的效率較高，同時在酸性條件下，主要的硅、鈣等成分以離子狀態呈現，存在大幅度提升反滲透回收率的可能；其工藝流程為煤化工含鹽廢水進入預處理系統，經過簡單過濾之后輸入高壓水泵，進而通過反滲透膜裝置獲得凈化水。

1.3 膜蒸餾技術

膜蒸餾技術出現時間較早，上世紀60年代已經開始用于大規模工業裝置的水體凈化，但由于材料、工藝方面的限制，發揮的濃水濃縮效果有限；經過近幾十年的發展，科技水平不斷提升產生了巨大的推動作用，膜蒸餾技術也成為國內煤化工產業的首選濃縮凈化技術，同時具有操作簡單、設備穩定、投資較少等優勢。

以上三種反滲透濃水濃縮技術各有優勢，其中反滲透技術是世界范圍內公認的高效途徑，特別是高效反滲透技術，水回收率可達到90%以上，具有很好的工業化應用前景。

2 反滲透濃水濃縮技術在煤化工產業中的應用

煤化工產業是一個復雜龐大的工業體系，在針對污水處理的過程中，需要分析含鹽成分、濃度的問題，進而確定相關的反滲透濃水濃縮技術；反滲透濃水濃縮技術中的關鍵是滲透膜，膜材料的技術決定了濃縮凈化技術的優劣，目前國內主要作為滲透膜的材質包括聚四氟乙烯、聚丙乙烯、聚偏氟乙烯等，在應用中分別有不同的表現。

首先，聚四氟乙烯膜是最常用的一種反滲透法材料，表面張力可以達到33x103N/m，同時具有良好的疏水性和耐氧化性。國內針對聚四氟乙烯膜的真空膜蒸餾濃縮反滲透海水濃鹽水實驗中發現，聚四氟乙烯膜對溫度的變化十分敏感，當溫度達到67攝氏度，聚四氟乙烯膜的通水量表現最佳，鹽分過濾率可以達到98%（真空、加壓環境）。

其次，聚丙乙烯膜與四氟乙烯材質相比疏水性較差，但張力有所增加，同時價格較低，適合中小企業生產使用。但由于化學穩定性較差，易發生氧化反應，因此大多在溫度穩定的生產環境中應用。

再次，聚偏氟乙烯膜的化學性介于四氟乙烯和聚丙乙烯之間，在常溫下可以溶解于多種溶劑，在制備、儲存等方面較為便捷。

3 結語

隨著社會經濟的發展，煤化工產業不僅滿足了社會對能源多樣化需求，同時也提供了種類繁多的化工產品，在國民經濟發展中具有不可替代的作用。隨著生產規模的不斷擴大，含鹽廢水的處理也成為亟待解決的瓶頸問題。反滲透濃水濃縮技術具有明顯的優越性和先進性，在不同的生產工藝設備中得到充分應用，是確保環境效益和經濟效益平衡的關鍵，積極開展產水率工藝方面的研究，對我國未來的煤化工產業發展具有重要意義。

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