制药废水中膜污染机理和防治

抗生素制药废水有机物含量高，还含有残余抗生素，传统的物理化学和生物法处理这类废水 ，效果不好，难以达到行业排放标准；

用集成膜技术深度处理这类废水有可能使其达标排放甚至回用。

本文研究了膜技术处理制药废水中膜污染机理和防治,以及添加药剂对膜结构和性能的影响等关键问题。针对深度处理抗生素制药废水的超滤-纳滤集成膜过程,采用多种*分析手段,探讨了过程中膜污染机理;考察了各种因素对膜污染的影响;研究了不同清洗方案对膜性能恢复的效果。柠檬酸和亚硫酸氢钠是膜技术中常用的药剂。

本文系统考察了药剂的浓度,与膜的接触方式、接触时间和接触温度等对聚砜和聚丙烯腈膜结构和性能的影响。采用电感耦合等离子(ICP)发光法和离子色谱(IC)法分析了进水水质;使用能谱法(EDX)、扫描电镜法(SEM)以及傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)对各种条件下得到的污染膜表面进行了分析。由此推断出,引起膜污染的主要物质是含钙、铁的无机盐以及酚类、醚类、羧酸类等有机物质。这些物质在膜面上沉积吸附,引起膜污染。对于纳滤过程,进料液的CODCr和电导率越大,膜污染越严重;控制较低的操作压力、较大的膜面流速以及适宜的温度能有效地控制膜污染。

此外,在料液中添加柠檬酸(0.03wt%)、盐酸(pH=3)或EDTA(0.5mM)溶液,都能降低纳滤膜渗透通量的衰减程度。其中,添加EDTA溶液时的效果*好。对污染膜采用水力清洗的方法。结果显示,在压力0.2MPa、膜面流速23.6cm·s-1、温度35.0℃下,清洗100min后,膜通量恢复系数为98.2%。在室温下,对严重污染膜采用纯水浸泡或化学清洗的方法。实验结果显示,在纯水中浸泡10~40小时,膜通量能够恢复。考察化学清洗时,比较了NaOH(pH=11)、盐酸(pH=3)、0.3wt%的柠檬酸溶液以及1.0mM的EDTA溶液的清洗效果。结果表明,清洗效果随以上溶液依次递增;用EDTA溶液清洗时所需的时间*短,约10分钟就能使膜通量*恢复。对清洗后的膜表面进行SEM和EDX分析。SEM照片显示,膜表面光洁程度依次递增,EDTA清洗后的膜表面SEM照片与清洁膜的*接近;EDX分析表明,膜表面含有的Ca元素依次递减,EDTA清洗后的膜面基本不含Ca元素。系统考察了各种操作条件下柠檬酸和亚硫酸氢钠对聚砜和聚丙烯腈膜性能的影响。结果表明,柠檬酸溶液只与膜表面接触后,膜纯水通量变化较小;而柠檬酸溶液与膜整体(包括表面和孔内)充分接触后,膜纯水通量下降。膜整体与柠檬酸充分接触一定时间后,膜截留聚氧化乙烯时的通量衰减变小,膜对聚氧化乙烯的截留率略有提高,膜的抗污染性能提高。对于膜整体与柠檬酸溶液接触,随着柠檬酸浓度增大,膜通量下降百分比有增大的趋势,膜接触角有先增大后减小的趋势。随着接触时间延长或接触温度升高,膜通量下降百分比先增大后趋于稳定。随着膜面流速的增大或操作压力的减小,柠檬酸对膜通量的影响降低,膜通量下降百分比减小。在本文实验条件下,PAN和PS膜与柠檬酸溶液接触充分后,其通量下降百分比分别为15.44%~28.30%和11.38~28.94%。