纳米材料复合膜在处理高浓度氯化铵废水中的应用
随着我国化肥工业的迅速发展，产生的NH<,4>Cl废水对环境的影响也越来越严重。NH<,4><'+>-N和Cl<'->的大量排放都会对环境产生很大的危害。水体中NH<,4><'+>-N浓度过高，会导致水体富营养化和水质恶化，同时对人体的健康造成一定的影响。而Cl<'->的大量排放也会导致土壤结构改变，对农作物以及地下建筑带来很大危害。目前，我国高浓度化肥工业NH<,4>Cl废水排放的问题仍然是一个亟待解决的问题，因此，研究经济有效地处理NH<,4>Cl废水的技术具有十分重要的现实意义。
本文对目前国内外有关NH<,4>CI废水的处理研究现状，膜分离技术的使用现状及其分离机理进行全面的研究，结合山东省鲁南化肥厂废水实际情况，对于NH<,4>Cl废水中NH4<'+>-N浓度在13000mgL<'-1>以上，则可以借助现有回收工艺对其中的NH<,4>Cl加以回用，生产不同标准的工业用和农业用NH<,4>Cl化肥，利用实验室的专利产品——纳米材料复合膜，自主设计并组装了一台膜分离试验机。
以模拟高浓度NH<,4>Cl废水为处理对象，采用膜分离试验机处理，优化得到最优工作条件：膜分离压力为5.5Mpa；温度为35℃；pH值为6。随着废水浓度的不断增大，出水水质和产水率有明显变化。对于NH<,4><'+>-N浓度为1304mg·L<'-1>-14071mg-L<'-1>和Cl-浓度为3255mg·L<'-1>-30152mg·L<'-1>的废水，脱盐率始终保持在95％以上；而产水率则从48％降到13.1％。采用内插法分析最优条件下处理结果，利用三套同样的膜分离装置进行适当的串联和并联，构成循环型的废水处理系统，可以实现山东鲁南化肥厂高浓度NH<,4>Cl废水的零排放和资源化利用。即：清水(产水率25.3％)达到工业回用水标准，浓水(产水率74.7％)，可以满足企业回收生产NH<,4>C1化肥的要求，清水水质好，直接可以用于二次生产，基本满足企业用水要求，无需再耗费新的水资源。
在不同的处理条件下，对不同浓度的NH<,4>Cl废水进行处理，获得大量翔实试验数据的基础上，采用数据回归分析系统——DRS公式软件包对试验数据进行处理分析，建立脱盐率以及产水率随膜分离压力、进水浓度、pH值等工艺条件变化的经验关系模型。NH<,4><'+>-N去除率(Yl％)、cl<'->去除率(Y<,2>％)和产水率(Y<,3>％)的预测模型：
Y<,1>=97-0.1x<,1><'2.54>-4.34x<,2><'1.13>-0.3exp(x<,3>)+3.56x<,2><'0.57>x<,2><'0.19>+0.332x<,2><'0.01>exp(x<,3>) Y<,3>=96.5—0.001x<,1><'3.34>+2.015x<,2><'0.29>-0.003x<,3><'0.38>-0.0016x<,1><'2.94>x<,2><'0.29>+0.005x<,2><'0.01>x<,3><'0.01>Y<,3>=10.37-0.345x<,1><'0.91>+3.76x<,2><'1.08>-0.24x<,3><'1.13>式中：x<,l>——pH值x<,2>——膜分离压力(Mpa)x<,3>——进水浓度(g ·L<'-1>)利用膜分离试验机处理NH<,4>Cl废水，根据进水水质和处理条工艺条件就可知清水中NH<,4><'+>-N和Cl<'->的浓度，以及相应的产水率。
采用纳米膜材料复合膜处理高浓度NH<,4>Cl废水，可以实现废物的资源化利用，达到零排放的目的，具有一定的社会效益和经济效益。纳米材料复合膜分离NH<,4>Cl废水规律的探讨，为以后利用此类纳米材料复合膜处理其他同类废水提供借鉴。膜分离试验机对NH<,4>Cl废水处理效果预测模型的建立，可以快速确定某种NH<,4>Cl废水要达到一定脱盐率和产水率所需要控制的处理条件，有利于节省预试验的人力、物力和财力，同时为废水的高效处理提供决策依据。
纳米材料复合膜;氯化铵废水;氨氮;氯离子
中国海洋大学
硕士
生态学
孟范平
2006
中文
X703.1;TQ028.8
61
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）