还剩21页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
郑大学自学考械助学专业毕业论文题目膜分离集成技术处理制药废水_____________________学生姓名_____________________年级______________________准考证号_6____________专业化学工程_____________________指导教师___________________所属学校河南化工职业学院二一三年九月一日图37超滤工艺流程图
1.原液
2.原液罐
3.低压泵
4.微滤滤芯
5.高压泵
6.超滤管
7.超滤出水图3-2反渗透工艺流程图
1.原液
2.原液罐
3.低压泵
4.微滤滤芯
5.高压泵
6.冷凝管
7.反渗透管
8.反渗透出水
3.2实验步骤
3.
2.1校准曲线的绘制在一支消解管中,按要求加入重锯酸钾溶液、硫酸汞溶液和硫酸银一硫酸溶液,拧紧盖子,轻轻摇匀,冷却至室温,避光保存在使用前应将混合试剂摇匀配制不含汞的预装混合试剂,用硫酸溶液代替硫酸汞溶液,按照规定方法进行配制预装混合试剂在常温避光条件下,可稳定保存1年高量程COD标准系列使用溶液COD值对应其测定的吸光度值减去空白试验测定的吸光度值的差值,绘制校准曲线低量程COD标准系列使用溶液COD值对应空白试验测定的吸光度值减去其测定的吸光度值的差值,绘制校准曲线
3.
2.2空白试验用水代替试样,按照步骤测定其吸光度值,空白试验应与试样同时测定
103.
2.3两种膜技术处理废水根据废水预处理结果,我们将所得制药废水稀释一百倍,提取100mL作为分离前试样,然后倒入微型超滤机的筒内,通电,调节好压强,进行膜分离测得废水pH值为3,转动阀门使压强分别调节为
0.
05、
0.
10、
0.15MPao用量筒,电子表记录每10mL的出水时间保持压强为O.IMPa,加入NaOH调节废水pH值,依照以上步骤记录流量每次使用后要先后用自来水和去离子水各冲洗三遍大型超滤机处理操作步骤基本与微型超滤机相同,只是要测每100mL处理后废水的出水时间而且由于机体比较大,要求熟悉所有分离和冲洗按钮,尤其要注意水流方向每次测完后除了按常规方法冲洗,还必须进行反冲洗,这是为了更好的清除残留的废水,尽量避免影响到实验结果纳淀机处理方法与超滤机类似,但因为没有反冲洗装置,所以要求处理废水后尽可能多洗几遍纳滤机
4.
2.4试样的测定按照方法的要求选定对应的预装混合试剂,将所有已稀释好的试样在搅拌均匀时,取相应体积的试样按照以下步骤进行测定打开加热器,预热到设定的1650c±2℃选定预装混合试剂,摇匀试剂后再拧开消解管管盖量取相应体积的COD标准系列溶液(试样)沿消解管内壁慢慢加入消解管中拧紧消解管管盖,手执管盖颠倒摇匀消解管中溶液,用无毛纸擦净管外壁将消解管放入1650c±2℃的加热器的加热孔中,加热溶温度略有降低,待温度升到设定的1650c±2℃时,计时加热15min待消解管冷却至60℃左右时,手执管盖颠倒摇动消解管几次,使消解管内溶液均匀,用无毛纸擦净管外壁,静置,冷却至室温高量程方法在600nm±20nm波长处,以水为参比液,用光度计测定吸光度值;低量程方法在440nm±20nm波长处,以水为参比液,用光度计测定吸光度值测定的COD值由相应的校准曲线查得,或由光度计自动计算得出11第四章结果与讨论
4.1预处理结果与讨论
4.
1.1COD校准曲线使用高浓度COD标准溶液,通过
3.
2.3步骤绘制出高浓度校准曲线,如下图4-1o图4-1COD高浓度标准曲线其中x轴代表COD标准溶液的体积,y轴代表所测得的各个标准溶液的吸光度值由于不需要使用低浓度COD标准溶液,因此绘制出低浓度校准曲线也就不列举出来了由该图可以看出,所得曲线线性系数较好,可以作为实验中计算COD值时的依据
4.
1.2样品初始COD值(粗略测量)提取10mL某制药厂废水滴入1000mL容量瓶中,加水稀释至刻度线,摇匀再加混合试剂,加热消解,测得吸光度根据HACH DR〃400型便携式分光光度计原有曲线,计算得原废水COD值为94700因此我们把废水稀释一百倍后倒入小型超滤机进行处理
4.2膜技术处理样品结果
5.
2.1小型超滤机处理本实验最开始使用的是小型超滤机处理处理小部分稀释后的废水,作为一项必要的观察实验处理后数据如下表:表4-1pH不变时的出水速率P=
0.05MPa时的流最P=
0.1MPa时的流量P=
0.15MPa时的流量mL/s mL/s mL/s
0.
10.
1540.
1850.
0970.
1490.175pH=3时
0.
0870.
1430.
1690.
0890.
1390.167每出水10mL体积
0.
080.
1320.164(使用截留分子量
0.
0850.
1450.16910000的反渗透膜)
0.
0770.
1410.
1640.
0840.
1350.
1720.
0850.
1390.
1690.
0790.
1370.167平均流量(mL/s)
0.
0860.
1410.169根据以上数据,作图4-2pH=3时的出水速率t-P=
0.05MPa-«-P=
0.lOMPa跚说P=
0.15MPa次数/n图4-2pH=3时的出水速率图其中,最下方表明的是当压强为
0.05MPa时废水的流量;中间的曲线则是压强为O.IMPa时的废水流量;最上方的曲线是压强为O.15MPa时的流量13s/w力「入50%NaOH改变pH值,又得到以下数据:表4-2压力不变时的出水速率pH=7的流量(mL/s)pH=9的流量(mL/s)
0.
270.
3030.
2630.
2940.
2560.
2780.
2440.286P=
0.1MPa时
0.
2440.263每出水10mL所经过的时间(S)
0.
2330.286(使用截留分子量10000的反
0.
2270.27渗透膜)
0.
2380.
2780.
250.
2780.
2560.263平均流量(mL/s)
0.
250.278同理,制图4-3P=Q IMPa出水速率一-川二7时pH=9时艰12345678910次数/n图4-3压力不变时的出水速率其中下方曲线指pH=7时的流量,上方的曲线表示的是pH=9时的废水流量通过观察两图,可以得出结论,相同pH值时,压强越大,流速越快;相同压强时,pH越高,流速越快由于是高量程溶液,所以在、=600nm处测出过滤后的溶液吸光度,根据曲线公式计算得各种滤后溶液的COD值,可以看出与预14s/wM测值相差较大,如表4-3表4-3吸光度与COD值pH P原废水COD值P=
0.05MPa78000pH=3P=
0.1MPa77667P=
0.15MPa77333pH=7P=
0.1MPa71333pH=9P=
0.1MPa
746674.
2.2大型超滤与纳滤机处理表4-4超滤、纳游时的出水速率出水量mL超滤O.IMPa纳滤@
0.8MPa,pH=7纳滤
②
0.8MPa,pH=9流量Q mL/s
12.
52.
127.
3519.
232.
16.
7616.
672.
037.
5817.
862.
057.
3516.
672.
127.
8116.
672.
057.
5825011.
92.
077.
816.
582.
077.
816.
581.
987.
816.
411.
978.
0612.
52.
057.58平均流量mL/s根据以上数据,对超滤、纳滤处理时出水速率作图4-4直接从图中可看出超滤数据有相当大的误差,这是由于超滤仪器及操作等问题,测得的时间误差很大,导致出水速率有了明显的偏差因此并未考虑其对本次所用废水的影响,只是在流量较大时取部分进行消解试验得到一概数值反观纳滤的两条曲线,基本都处于超滤曲线以下,而且线性非常好,这不仅表明截流分子量越大的膜对污水的处理更为彻底,还让超滤与纳滤作出了直观的对比15母超滤纳浦
①中纳滤
②图4-4超滤纳滤处理时废水流量由此测得纳滤液吸光度,计算COD值如表4-5o表4-5原液与各种滤液的吸光度、COD入=600nm原液超滤液纳滤
①液纳滤
②液吸光度Abs
0.
2550.
22703960.402COD值85000756673300033500注纳滤液只被稀释了25倍,超滤液取以上流量数据平均值计算16小结本文主要采用了三种膜处理技术处理制药废水,并通过快速消解分光光度法测得各种过滤液的COD值,以此来比较讨论各种膜处理技术还了解了膜材料与膜技术的改性发展s/qul,过程和未来方向,为进一步掌握一门新型的水处理技术打下r良好的基础实验数据也直观反映了两种膜处理技术的各自特点但实验中也不可避免的遇到了问题,致使结果分析不到位这就要求在以后的工作和学习中保持更谨慎的态度和细致的作风经过实验,本文得出结论纳滤处理后结果比超滤处理的耍好,然而使用纳滤膜成本更高,因此要对二者进行综合考虑,做到使用膜技术处理废水达到高效率综上所述,本实验虽偶有瑕疵,但最终取得了较理想的结果17参考文献
[1]任建新.膜分离技术及其应用.北京:化学工业出版社,2003⑵赵文蒋,赵文蕾.膜分离技术在水处理中的应用与发展.黑龙江汰乱科技,2002,4:136〜138
[3]Z阿默加德主编,殷琦、华耀祖译.反渗透一膜技术水化学和工业应用.北京:化学工业出版社,1999
[4]艾翠玲,贺延龄,周孝德.膜技术在废水处理中的应用.苏州城建坯保学院学报,2001,144:43〜47
[5]孙卫明,侯惠奇.膜技术在水处理中的应用上.上海化工,1999,2413:7〜8
[6]孙卫明,候惠奇.膜技术在水处理中的应用下.上海化工,1999,2414:6〜8
[7]汪洪生,陆雍森.国外膜技术进展及其在水处理中的应用.膜科学与技术,1999,194:17〜22
[8]胡士英,赵得地,董晓微.膜技术在水处理中的应用.新技术新工艺,1995,5:32〜33
[9]P.希利斯编,刘广立、赵广英译.膜技术在水和废水处理中的应用.北京:化学工业出版社,2003
[10]李永发.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社,2001
[11]高从揩,刘茉娥.膜分离技术应用手册.北京:化学工业出版社,2001
[12]邵刚.膜法水处理技术及工程实例.北京:化学工业出版社,2002
93.
93.
93.
103.
103.
103.
113.
124.
124.
124.
124.
1.1课题选取的来源和意义制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类其废水特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高,特别是生化性很差,且间歇排放,属难处理的工业废水随着我国医药工业的发展,制药废水己逐渐成为重要的污染源之一,如何处理该类废水是当今环境保护的一个难题制药废水的处理方法可归纳为以下几种物化处理、化学处理、生化处理以及多种方法的组合处理等,各种处理方法具有各自的优势及不足根据制药废水的水质特点,在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处理的预处理或后处理工序目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等其中膜技术被称为是21世纪的水处理技术,是近40年来发展最迅速、应用最广泛的水处理技术之一[1,2]膜技术在废水处理方面的研究和应用几乎涉及到废水处理的各个领域,包括电泳漆废水和石油、化工、纺织、食品加工、造纸、医药、机械加工等行业的废水处理近年来,随着环境污染的加剧和水资源的枯竭,人们对水的循环再利用、深度处理的呼声和要求越来越高,如何尽可能多地回收利用现有的水及源已成为人们关注的焦点,废水作为一种资源的观点也逐渐被公众所接受[3-6]膜分离技术是在外力推动下,利用一种具有选择透过性能的特制薄膜作为选择障碍层使混合物中某些组分易透过,其他组分难透过被截留,来达到分离、提纯、浓缩作用的技术[7],其工作原理为一是根据混合物中组分质量、体积、大小和几何形态的不同,用过筛的方法将其分离;二是根据混合物不同化学性质进行分离,物质通过分离膜的速度(溶解速度)取决于进入膜内的速度和进入膜表面扩散到膜另一表面的速度(扩散速度),其中溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质一般,膜的形态结构决定其分离机理及应用方式根据结构的不同,膜可分为固膜和液膜,固膜又可分为对称膜(柱状孔膜、多孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜),液膜可分为存在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜两种膜技术在废水处理中的应用也向综合利用方向转变,一些新的膜过程不断地得到开发研究,如膜软化、渗透汽化、膜蒸馄、支撑膜液、膜生物反应潜、仿生膜及生物膜等过程的研究工作不断深入这些工作既以充分回收利用废水中的有价资源为目的,又在一定程度上推进了废水处理的深度,具有重大的环境效益和经济效益[8]采用超滤和纳滤技术来处理制药废水,超滤与纳滤在废水处理及其他工业净化、浓缩、分离过程中,既可以作为工艺过程的预处理,也可以作为工艺过程的深度处理而且在广泛应用的水处理工艺过程中,常作为深度净化的手段目前,随着膜价格的大幅降低,这种方法已经在水处理中的应用逐渐增多并日渐成熟[9]
1.2主要膜处理技术的原理和发展趋势反渗透是利用溶剂渗透膜(半透膜)选择性地透过溶剂(通常是水)而截流溶质的分离过程反渗透同样是以膜两侧的压力差为驱动力,以反渗透膜为过淀介质,将进料中的水和离子(或小分子)分离,从而达到纯化和浓缩的目的渗透膜的选择透过性与组分在膜中的溶解、吸附和扩散等因素有关,因此反渗透除与膜孔的大小、结构有关外,还与膜的化学、物理性质有密切关系,即与组分和膜之间的相互作用密切相关一般来说,反渗透过程中化学因素(膜及其表面特性)起主导作用目前,反渗透已用于电子、电力、医药、化工、食品饮料及环保废水处理等领域超滤和反渗透相类似,分离的组分直径为
0.005介于反渗透与微滤之间反渗透、超滤和微滤三者组成了一个可分离从离子到微粒的膜分离过程超滤在水处理方面应用十分广泛它可以与反渗透联合制备高纯水;可以处理生活污水;处理工业废水,包括电泳涂漆废水、含油废水、含聚乙烯静(PVA)废水等;从羊毛精制废水中回收羊毛脂;纤维加工油剂废水处理等等近年来超滤膜技术发展很快李永发[10]等人在国内最早采用膜技术处理采油污水,1995年报导了用外管式聚飒(PS)超滤膜装置处理采油污水的意见报告,随后他[11]乂采用磺化聚碉(SPS)平板式和外管式超滤膜再次进行含油污水试验,并与SP超滤膜进行比较研究证明,SPS膜通量随磺化度的增加而提高,且优于PS膜,透过液可达到国家排放标准及低渗透油田注水标准目前,我国超滤技术在水处理中以PSH和聚丙烯中空纤维式组件应用最多与国际产品相比,国产超滤膜组件品种单一,通量和截流率综合性能较低,抑制了超滤膜技术在水处理以外领域的应用进展步伐但现在,已有许多共混超滤膜的研究由于共混超滤膜具有单一组分膜所无法比拟的优点,因此这是一个发展趋势纳滤膜是孔径介于反渗透与超滤膜之间的压力渗透膜它对分子量介于200〜1000之间的有机物和高价、低价、阴离子无机物有较高的截留性能纳滤被广泛用于水软化、有机生物活性物质及化工中间化的除盐和净化浓缩、水中三卤代物前趋物的去处、废水脱色等领域近儿年,纳滤恒容除盐已有研究由于纳滤膜对物料中的盐和其他有效组分之间的选择性透过(即纳滤膜选择透过低分子量的盐,而对其他分子量较大的有效组分则全部截留),盐随着渗透溶剂而被不断去处,从而达到对物料的除盐净化目的高从揩等人[12]采用纳滤技术在上海染化八厂进行了纯化和浓缩染料的工业性试验结果表明,纳滤可除盐至
0.3%,并可将染料从6%〜12%浓缩到20%〜30%张国亮等[13]以海洋高硬度苦咸水为水源,采用纳滤膜软化技术制备饮用水,系统连续运行27个月,淡化水符合国家生活饮用水卫生标准,并对纳滤的分离特点及高硬度下实际运行的注意点作了近一步的探讨我国纳滤技术的研究在80年代末就开始了,目前已经取得了一定的成果直到1993-1996年间,超滤和微滤在水厂的应用才有了迅速的发展据世界范围内问卷调查,1989-1990年,世界超滤和微滤的水厂只有4座和8座,而1995-1996年,世界超滤和微滤的水厂己达到34家和40家,总生产能力己超过
18.6万m夕d在我国,膜技术的发展是从1958年离子交换膜的研究开始的大致可以分为三个阶段第一个阶段是20世纪60年代的开创时期,在继续研究离子交换膜和电渗析装置的同时于1965年开始了对反渗透的探索,1967年开始的全国海水淡化会议对我国膜科技的进步起了奠基作用第二个阶段是20世纪70年代进入四大液体膜过程的开发阶段,电渗析、反渗透、超滤、微滤膜及相应组件的开发第三个阶段是20世纪70年代以后,这一时期我国膜分离技术开始跨入应用阶段1985年开始了仿PEC-1000和FT-30的研究,实验所制得的FT-30以小于500mg/L盐水为进料,在LOMPa的操作压力下,脱盐率大于90%,水通量为
0.5-
1.2m3/m2-d,性能接近和达到国外同类商品膜的水平在21世纪,膜工业和膜法水处理技术在我国应用的更加普及相信在不久的将来,一种崭新的水处理技术一一膜法水处理技术,将会受到水处理技术领域的专家学者欢迎和重视,膜法水处理技术在水处理工程中定会大放光彩第二章研究内容与主要方案
2.1研究内容本论文简单分析介绍了最新膜技术的最新研究进展,并设计了一套实验方案实验采用的超滤与纳滤两种膜技术处理方法,是对药厂制药废水进行净化处理实验,再通过快速消解分光光度法测得各种废水COD值,比较两种膜处理技术的适用范围与特点上述内容即为本次论文设计主要目标
2.2研究方案本论文需完成以下几项工作
1.了解各种膜处理技术与一般膜技术研究及进展;
2.使用分光光度法把作出高浓度与低浓度两种COD标准曲线;
3.分别采用超滤与纳流技术处理所得制药厂废水,并在不同pH值以及不同压强下分别测定各种废水处理前后的COD值;
4.记录下各类数据,对比COD曲线,分析讨论其中原因;
5.初步掌握膜处理技术处理废水的各种工艺,大致确定各种膜分离过程最佳组合工艺及其参数;熟悉并学会使用各类测定仪器,以及实验室自制的简单超滤、纳滤膜分离机第三章实验部分
3.1实验药品及仪器
3.
1.1实验药品硫酸溶液:1+9;硫酸汞溶液pHgSO4=
0.24g/mL;重铭酸钾K2Cr2O7优级纯
①重铝酸标准钾溶液cl^K2Cr207=
0.500mol/Lo
②重格酸钾标准溶液c1/6K2Cr2O7=
0.160mol/L
③重铭酸钾标准溶液c1/6K2Cr2O7=
0.120mol/L;令B苯二甲酸氢钾[C6H4C00HMC00K]基准级或优级纯;邻苯二甲酸氢钾COD标准系列使用液;硝酸银溶液cAgNO3=
0.1mol/L铭酸钾溶液:p K2CrO4=50g/Lo
3.
1.2实验仪器与设备消解比色管本实验使用分光光度计自带消解比色管加热器本实验采用的是DRB200型数字式反应器光度计本实验采用的是HACHDR/2400型便携式分光光度计消解管支架塑料支架,耐1650c热烫的支架移液管:数支,分别移取不同液体有
0.5mL,1mL,2mL,5mL,10mL五种容量容量瓶若干个,体积有数种量筒两只,一支为10mL,一支为250mL电热恒温鼓风干燥箱DHG-9023A型,上海一恒科技有限公司电子天平一台电子表一只玻璃棒数支小型超滤机自制超滤机,可简单处理少量制药废水大型超滤、纳滤机图见附录
一、二
3.
1.3工艺流程图。