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樹(shù)枝狀聚合物在含銅廢水深度處理中的應(yīng)用

  一、引言

  近幾年來(lái),樹(shù)枝狀聚合物綜合工程學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,諸如醫(yī)藥研究中的藥物傳遞系統(tǒng),就是使用了有樹(shù)枝狀分叉結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子來(lái)完成。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性,樹(shù)枝狀聚合物已成為當(dāng)今高科技應(yīng)用中的首選技術(shù)手段,這一顯著的特點(diǎn)在水處理應(yīng)用上的成果也同樣令人驚喜。

  在水處理行業(yè)中,特別是反滲透系統(tǒng)中,Dendrimer樹(shù)枝狀聚合物以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),利用螯合與網(wǎng)狀分子矩陣控制結(jié)垢離子,而非采用傳統(tǒng)晶體修改的方式來(lái)阻垢,使反滲透系統(tǒng)得到高效運(yùn)行的保證,從而在反滲透阻垢領(lǐng)域大方光彩。

  在電子廠含銅廢水深度處理中,已普遍使用反滲透系統(tǒng)作為深度處理的重要一環(huán)。但是由于來(lái)水水質(zhì)復(fù)雜,常會(huì)在各級(jí)反滲透進(jìn)水側(cè)甚至在產(chǎn)水側(cè)發(fā)現(xiàn)紅色污染物。將Dendrimer樹(shù)枝狀聚合物Titan ASD 200 SC(以下簡(jiǎn)稱“T200”)的強(qiáng)力吸附作用衍生應(yīng)用至吸附有機(jī)分子和微生物,既起到了阻垢的作用,同時(shí)也延長(zhǎng)紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間,延長(zhǎng)反滲透清洗周期。

  二、項(xiàng)目情況

  該電子廠位于長(zhǎng)江下游江蘇某經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),車間廢水以切割銅板沖淋水為主。主要成份含有銅和鎳。

  2.1 回用水水處理系統(tǒng)工藝

  2.1.1 回用水水處理工藝流程

  回用水水處理工藝流程如圖1所示。

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  2.1.2 系統(tǒng)設(shè)備概況

  (1)袋式過(guò)濾器共6臺(tái),每2臺(tái)對(duì)應(yīng)一組一級(jí)反滲透,更換頻率3-5天,更換后的濾袋丟棄;

  (2)一級(jí)反滲透三組,一段式結(jié)構(gòu),每組11支膜殼,6芯裝,每運(yùn)行45分鐘使用MCR產(chǎn)水沖洗60s,化學(xué)清洗周期為15天;

  (3)二級(jí)反滲透一組,一段式結(jié)構(gòu),每組11支膜殼,6芯裝,每運(yùn)行90分鐘使用一級(jí)產(chǎn)水沖洗60s,化學(xué)清洗周期為23天;

  (4)三級(jí)反滲透一組,二段式結(jié)構(gòu),10:6排列,6芯裝,每運(yùn)行120分鐘使用二級(jí)產(chǎn)水沖洗60s,化學(xué)清洗周期為35天;

  反滲透膜型號(hào)DOW BW30FR-400/34

  2.1.3 水質(zhì)報(bào)告情況

  水質(zhì)報(bào)告情況如表1所示。

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  2.2 系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題及檢查

  一級(jí)反滲透膜面有明顯的類微生物粘泥糊在膜表面,類似的一層薄薄的涼粉狀,無(wú)異味。

  二級(jí)反滲透膜面有明顯的黑色污染物,通過(guò)水槍沖洗能夠全部刷下來(lái)。

  三級(jí)反滲透膜面有明顯的鮮紅色污染物,通過(guò)水槍沖洗能夠全部刷下來(lái)。

  一、二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱均壁上有大量紅色污染物,用水槍沖洗后,能被徹底沖干凈。紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為運(yùn)行20天后。

  三、前后數(shù)據(jù)對(duì)比

  在MCR前添加0.2ppm的Titan ASD 200 SC后可以明顯的看到后續(xù)各反滲透產(chǎn)水箱中紅色物出現(xiàn)的時(shí)間延長(zhǎng),反滲透清洗周期延長(zhǎng)。

  (1)為了驗(yàn)證Titan ASD 200 SC對(duì)反滲透系統(tǒng)中紅色污染物的作用,進(jìn)行了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為三組,每次在一級(jí)、二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱出現(xiàn)紅色污染物并徹底清洗后,依次按照順序?yàn)棰俨惶砑覶itan ASD 200 SC;②添加0.2ppmTitan ASD 200 SC;③停止添加Titan ASD 200 SC。分別觀察紅色污染物出現(xiàn)時(shí)間(見(jiàn)表2)。

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  (2)為了驗(yàn)證Titan ASD 200 SC對(duì)延長(zhǎng)反滲透系統(tǒng)清洗周期的作用,進(jìn)行了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為兩組,在一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)反滲透清洗徹底后,對(duì)比添加0.2ppmTitan ASD 200 SC前后的化學(xué)清洗周期(見(jiàn)表3)。

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  (3)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后一級(jí)反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間由空白組的20天延長(zhǎng)到了26天,同比延長(zhǎng)了40%,并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC的對(duì)比組中一級(jí)反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為21天,又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

  (4)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間由空白組的31天延長(zhǎng)到了38天,同比延長(zhǎng)了33%,并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC時(shí)的對(duì)比組中二級(jí)反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為33天,又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

  (5)通過(guò)對(duì)比空白組和實(shí)驗(yàn)組的前后清洗周期,一級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了33%,二級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了30%,三級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了37%。

  四、系統(tǒng)分析及研究

  (1)原水中有高含量的銅,即便在MCR產(chǎn)水側(cè)依然有很高的銅含量。同時(shí)Cu2+在還原劑的作用下會(huì)被還原成Cu+,反應(yīng)方程式為:5.jpg,在微生物的作用下,形成了鮮紅色的泥狀物。

  (2)樹(shù)枝狀聚合物在其結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)主要化學(xué)環(huán)境,一是包括外部終端功能團(tuán)所構(gòu)成的表面化學(xué)層,二是內(nèi)部分叉結(jié)構(gòu)支撐空間。這是一個(gè)與外部環(huán)境屏蔽的分子內(nèi)部球行空間體。樹(shù)枝狀聚合物在自己樹(shù)枝狀內(nèi)部空間中可以容納銅離子、亞銅離子、氧化亞銅,甚至?xí)渌袡C(jī)分子進(jìn)入其環(huán)境。并且可以隔絕與外界的接觸。樹(shù)枝狀聚合物可以將這些離子或者有機(jī)物分子吸引并控制在它由終端功能團(tuán)和內(nèi)部分叉空間所構(gòu)成的化學(xué)環(huán)境之中,一起懸浮分散于反滲透膜濃水側(cè),并最終隨濃水一起排放出膜系統(tǒng),從而避免了這些物質(zhì)在反滲透膜上沉積所造成的污染。(類似于樹(shù)枝狀聚合物阻垢劑作用機(jī)理)。

  五、結(jié)語(yǔ)

  基于樹(shù)枝狀聚合物的反滲透阻垢劑Titan ASD 200 SC含有增強(qiáng)的幾何分子構(gòu)造和巨量終端功能團(tuán),同時(shí)具有更高的阻垢載荷和更強(qiáng)的離子吸附捕捉能力。在水處理化學(xué)應(yīng)用中可以給用戶更加多元化的反滲透系統(tǒng)給水化學(xué)控制,降低膜的污染傾向并減少膜的清洗需求。對(duì)于處理含銅量極高的工業(yè)廢水時(shí),除了使用殺菌劑直接控制微生物數(shù)量級(jí)這一傳統(tǒng)的方法外,也可以通過(guò)吸附、隔絕的辦法,將微生物和它依附的載體包裹起來(lái),暫時(shí)屏蔽與外界的接觸,并隨著反滲透濃水一起排出反滲透體系,從而減少對(duì)膜的污染。另外基于樹(shù)枝狀聚合物Titan ASD 200 SC是無(wú)磷配方,不會(huì)因?yàn)樘硭巹┑氖褂靡鹚w中磷含量的上升,造成濃水排放的困擾。( >

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