煤化工反渗透浓水浓缩的研究现状

邢明皓（东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

煤化工反渗透浓水浓缩的研究现状

邢明皓（东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

随着我国煤化工产业的不断进步发展，如何有效维护经济效益与环境效益的平衡成为社会关注的要点。煤化工项目属于典型的资源密集型产业，在生产过程中不仅需要消耗大量水源，同时还会形成巨大的含盐废水排放量，对环境的负面影响十分明显。反渗透膜技术是应对煤化工含盐废水处理的重要手段，目前在国内煤化工产业得到了有效地推广和应用，但就其产水率而言并不十分理想。本文以下针对煤化工反渗透浓水浓缩现状进行研究，并提出相关的建议和展望。

煤化工；反渗透；膜材料；浓水浓缩

积极发展煤化工产业是解决我国石油、天然气资源不足的重要途径，而从工艺角度来说，煤化工项目所产生的污染物主要是大量含盐废水，具有排放量大、水质稳定、氯离子含量高等特征，如果直接排放到自然环境中，会对水源、土壤、大气等造成严重的污染；常见的煤化工含盐废水处理手段主要有电渗析法、蒸馏法、离子交换法、反渗透法等。其中，反渗透法具有无污染、费用低、能耗少、重复利用等优势，成为煤化工产业的首选净化技术。

现阶段，国内在利用反渗透法的过程中，产水率最高可以达到75%，这也就意味着单位含盐污水处理中仍有四分之一的反渗透浓水产出，依然会对环境造成严重的影响，因此需要研究更有效的途径。

1 反渗透浓水浓缩技术概述

从我国的客观能源形式来看，发展煤化工产业具有必然性，相对应地也必须加强对煤化工产业的污染控制和处理。反渗透浓水浓缩技术主要包括正渗透技术、反渗透技术、膜蒸馏技术等，其设备工艺在当前各行业中都有广泛地应用，是解决当前水资源匮乏和水资源利用的有效途径。

1.1 正渗透技术

正渗透技术起源于上世纪90年代，是一种典型的利用渗透压原理实现的液体净化、浓缩技术，最早应用于海水淡化系统；同样，在煤化工产业中，正渗透技术利用的是含盐废水和驱动液的渗透压差别实现的，工艺开展过程中，浓盐水和驱动液分别置于正渗透膜两侧，浓盐水的渗透压比驱动液低，水在渗透压的作用下开始向驱动液移动，当浓盐水与驱动液之间的浓度达到平衡时停止，实现浓缩目的。

1.2 反渗透技术

反渗透技术的原理是，采用离子交换的手段改变水体硬度，增加含盐成分的活性，向渗透膜的含盐废水一侧认为增加渗透压，除了水分子之外其他物质都被拦截在渗透膜表面。由于人为技术的参与，反渗透技术的效率较高，同时在酸性条件下，主要的硅、钙等成分以离子状态呈现，存在大幅度提升反渗透回收率的可能；其工艺流程为煤化工含盐废水进入预处理系统，经过简单过滤之后输入高压水泵，进而通过反渗透膜装置获得净化水。

1.3 膜蒸馏技术

膜蒸馏技术出现时间较早，上世纪60年代已经开始用于大规模工业装置的水体净化，但由于材料、工艺方面的限制，发挥的浓水浓缩效果有限；经过近几十年的发展，科技水平不断提升产生了巨大的推动作用，膜蒸馏技术也成为国内煤化工产业的首选浓缩净化技术，同时具有操作简单、设备稳定、投资较少等优势。

以上三种反渗透浓水浓缩技术各有优势，其中反渗透技术是世界范围内公认的高效途径，特别是高效反渗透技术，水回收率可达到90%以上，具有很好的工业化应用前景。

2 反渗透浓水浓缩技术在煤化工产业中的应用

煤化工产业是一个复杂庞大的工业体系，在针对污水处理的过程中，需要分析含盐成分、浓度的问题，进而确定相关的反渗透浓水浓缩技术；反渗透浓水浓缩技术中的关键是渗透膜，膜材料的技术决定了浓缩净化技术的优劣，目前国内主要作为渗透膜的材质包括聚四氟乙烯、聚丙乙烯、聚偏氟乙烯等，在应用中分别有不同的表现。

首先，聚四氟乙烯膜是最常用的一种反渗透法材料，表面张力可以达到33x103N/m，同时具有良好的疏水性和耐氧化性。国内针对聚四氟乙烯膜的真空膜蒸馏浓缩反渗透海水浓盐水实验中发现，聚四氟乙烯膜对温度的变化十分敏感，当温度达到67摄氏度，聚四氟乙烯膜的通水量表现最佳，盐分过滤率可以达到98%（真空、加压环境）。

其次，聚丙乙烯膜与四氟乙烯材质相比疏水性较差，但张力有所增加，同时价格较低，适合中小企业生产使用。但由于化学稳定性较差，易发生氧化反应，因此大多在温度稳定的生产环境中应用。

再次，聚偏氟乙烯膜的化学性介于四氟乙烯和聚丙乙烯之间，在常温下可以溶解于多种溶剂，在制备、储存等方面较为便捷。

3 结语

随着社会经济的发展，煤化工产业不仅满足了社会对能源多样化需求，同时也提供了种类繁多的化工产品，在国民经济发展中具有不可替代的作用。随着生产规模的不断扩大，含盐废水的处理也成为亟待解决的瓶颈问题。反渗透浓水浓缩技术具有明显的优越性和先进性，在不同的生产工艺设备中得到充分应用，是确保环境效益和经济效益平衡的关键，积极开展产水率工艺方面的研究，对我国未来的煤化工产业发展具有重要意义。

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