高盐水采用传统的过滤工艺一直都存在问题，腐蚀、污堵、产水通量和水质不达标等均为普遍现象，这些问题都是影响企业产品产量的关键性因素。在竞争日益激烈的环境下生产型企业必须在生产工艺上不断地创新，解决各种技术难题，只有这样企业才能长久生存和稳定发展。因此解决上述问题不仅可以提高企业的竞争力，还能提升企业的生存能力。

本论文主要针对高盐水探索和研究一种新型过滤技术，采用第一代无机纳米陶瓷膜(NCBR)[1～7]对高盐水进行固液分离实验，通过膜通量、产水的SS及SDI等技术指标来考核NCBR膜分离技术在高盐水上的应用效果，并对实验过程中出现的问题及实验数据进行分析和讨论。实验还通过长时间连续运行，考核NCBR膜过滤高盐水时运行性能的稳定性、膜表面污染情况、膜通量变化情况、产水SS和SDI的变化情况等。

1 材料与方法

1.1 原料

高盐水：青海盐湖佛照蓝科锂业股份有限公司；HNO3：化学纯，天津市江天化工技术有限公司；NaOH：化学纯，天津市江天化工技术有限公司；HCl：化学纯，天津市江天化工技术有限公司；柠檬酸：化学纯，天津市江天化工技术有限公司。

在展商服务方面，本届进博会馆内共设立4个大型综合服务区，近百处服务点，提供展务、金融等各类专业服务。知识产权保护和商事纠纷处理服务中心运行顺畅，共接到20多个国家和地区的咨询80多件，涉及在中国申请知识产权、商标和专利保护等，均得到妥善处理。在客流方面，截至11月10日中午12点，本届进博会累计进场达80万人。中国国际进口博览会城市保障领导小组办公室主任、上海市商务委主任尚玉英表示，上海经受住了大客流的检验。“在展会期间，安全保卫稳定、交通有序，境内外嘉宾的接待非常有序顺畅，整个展会期间城市的运行总体平稳。”

1.2 设备与仪器

第一代NCBR膜及小试设备，江苏润聚环保科技有限公司；SDI测定仪，FI-47，浙江东大环境工程有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验步骤及方法

(1)将NCBR膜实验设备组装完毕，通电检测实验设备是否运行正常。

(2)接通合格液进水管道，并由2个球阀F1、F2控制；打开设备进水池溢流口阀门F3，将产水管道末端移至产水池中，并保证产水管道末端出口畅通。

(3)设定实验设备运行和反冲洗时间，拟设定：设备运行1 h，反冲洗1次，反冲时间30 s。工业化设计，可对此时间进行调整。

(4)缓慢打开F1、F2，通过调节两阀门的开度，来控制实验设备进水的流速，以达到进出水的动态平衡。

综合分析对比图3、图4和图5可知，NCBR膜孔径越大，膜初始通量越大，运行过程中膜通量下降的幅度也越大，这与高盐水中固体颗粒物粒径分布及膜孔道有关。NCBR膜孔道为非对称结构，当过滤高盐水时，膜孔径越大孔道中进入的颗粒物越多，膜孔道污堵速率也越快。

由图3可知，采用错流过滤时，0.1 μm NCBR膜的通量亦呈下降趋势，最终达到稳定值。对比分析图2和图3可发现，采用盲端过滤时，膜通量下降的速度比错流过滤时快，但在两种过滤方式下，最终稳定膜通量相同，因此后续实验将采用错流过滤方式进行。

(7)膜通量下降幅度较大时可增加气擦洗(P≤0.6MPa)，气擦洗后再进行反冲洗。

(8)若经过气擦洗和反冲洗步骤后，膜通量较低时，可用1%的酸(HCl或HNO3)洗液和碱(NaOH)洗液，按照碱洗、酸洗、气擦洗、反冲洗及正常产水的步骤进行彻底的清洗。

1.3.2 数据检测

1.3.2.1 膜通量检测方法

将实验设备产水管道末端移至产水池外，然后迅速用量筒从产水管道末端接水，同时按下秒表计时，待计时时间达到30s(若出水通量低，可以适当延长接水时间)时，迅速将量杯移开，读取量筒中过滤清液体积，记录为：V ml。

通过对表2中的数据分析可知，采用错流过滤方式时，高盐水过滤清液的SS及SDI值均小于1，且在合理的范围内波动，达到技术指标。因此，采用0.5 μm NCBR膜过滤高盐水，取得成功。

观察和分析图5可知，采用1.0 μm NCBR膜过滤高盐水时，初始膜通量较高，在错流过滤方式下，膜通量呈下降趋势，且下降速度及幅度较大，最终膜通量达到稳定值。由图5可以看出，高盐水采用1.0 μm NCBR膜过滤时，其对应的稳定通量为384 L/h·m2。

1.3.2.2 产水SS及SDI检测方法[8,9]

产水SS按照GB/T 11901-1989《水质悬浮物的测定重量法》中的规定进行测定；产水SDI按照ASTM D4189-2007《水的淤泥密度指数(sdi)的标准试验方法》中的规定进行测定。

2 结果与讨论

2.1 过滤实验对0.1 μm NCBR膜性能的影响

2.1.1 盲端过滤对膜通量的影响

  

图1 盲端过滤与错流过滤示意图Fig 1 Schematic diagram of blind side filter and cross-flow filtration

由图1可知，盲端过滤即流体流动的方向与过滤时液体透过介子方向相同的一种过滤，该种过滤方式最为常见。而错流过滤即流体流动的方向与过滤时液体透过介子方向垂直的一种过滤，在该种过滤方式下，污染物不会过多的堆积在过滤介子表面，保障了过滤介子的通道畅通。

  

图2 盲端过滤对膜通量的影响Fig 2 Effect of blind side filter on membrane flux

芦笋种皮较厚，播前必须充分浸种催芽。将种子放入55℃～57℃热水中浸泡20分钟左右进行消毒，把消毒好的种子捞出，用清水搓洗去除种子表面的蜡质；然后将种子置于25℃～30℃温水中浸泡2～3天，每天换水2～3次；之后，把浸泡好的种子沥干水用多层湿纱布包裹置于25℃～30℃的温度下催芽24小时，每天用清水冲洗2次避免闷种，待种子露白50%～70%时即可。

观察和分析图2可知，采用盲端过滤时，NCBR膜的通量呈下降趋势，最终达到稳定值。因为不同类型的液体中颗粒物及悬浮物等杂质的含量不同，采用NCBR膜过滤时，每种液体都有对应的稳定膜通量。通过图2可以看出，高盐水采用0.1 μm NCBR膜过滤时，其稳定膜通量为220 L/h·m2。

2.1.2 错流过滤对膜通量的影响

(6)每小时观察一次膜表面污染情况，并在设备反冲洗结束后，检测膜通量变化、SS及SDI值，后续可延长观察和检测时间间隔。

  

图3 错流过滤对膜通量的影响Fig 3 Effect of cross-flow filtration on membrane flux

2.1.3 产水SS及SDI变化

 

表1 数据记录表Table 1 Data record sheets

  

过滤方式T0 / ST15 / SSDISS盲端过滤36.2237.120.162 0.208盲端过滤36.7737.110.061 0.165盲端过滤35.6336.120.090 0.132错流过滤36.2236.330.020 0.088错流过滤38.3239.450.191 0.144错流过滤35.2836.890.291 0.128

通过对表1中的数据分析可知，在两种过滤方式下，过滤清液的SS及SDI均小于1，且在合理范围内波动，这与测量误差有关。技术要求过滤清液SS≤5，SDI≤3，而高盐水原液的SS值为96.31 mg/l，通过实验数据分析可知，高盐水经过两种过滤方式过滤后，过滤清液均能达到合格液技术指标，采用0.1 μm NCBR膜过滤高盐水，取得成功。

2.2 过滤实验对0.5μm NCBR膜性能的影响

2.2.1 错流过滤对膜通量的影响

观察和分析图4可知，采用0.5 μm NCBR膜过滤高盐水时，膜初始通量较高，在错流过滤方式下，膜通量呈下降趋势，且下降幅度较大，最终达到稳定值。由图4可看出，高盐水采用0.5 μm NCBR膜过滤时，其对应的稳定膜通量为336 L/h·m2。

  

图4 连续错流过滤对膜通量的影响Fig 4 Effect of cross-flow filtration on membrane flux

2.2.2 产水SS及SDI变化

 

表2 数据记录表Table 2 Data record sheets

  

过滤方式T0 / ST15 / SSDISS错流过滤26.9127.120.052 0.286错流过滤25.7126.110.102 0.321错流过滤26.2226.430.053 0.244错流过滤28.4129.430.231 0.311错流过滤25.3426.920.391 0.279

完成小浪底库区及其下游河湖健康试点评估报告。深化黄河河口地区调水生态效益评估、污染物输移扩散模型研发、水生态补偿机制研究、黄河下游水质保护调度研究与实践等。

2.3 过滤实验对1.0μm NCBR膜性能的影响

2.3.1 错流过滤对膜通量的影响

  

图5 错流过滤对膜通量的影响Fig 5 Effect of cross-flow filtration on membrane flux

2.4.4 有效磷 长顺县土壤有效磷含量中等水平占多数(图3d)，面积为328.52 km2，占全县耕地面积的74.79%，其次是上等水平的耕地面积86.6 km2，占全县耕地面积的19.71%，主要分布在北部的广顺镇和南部的敦操乡和代化镇，这与相关区域内田间耕作普遍习惯施用磷肥和土壤固磷有关，有效磷含量包含了所有6个等级。

(5)待进水池达到进出水动态平衡后，开启设备，让其持续运行。

2.3.2 产水SS及SDI变化

 

表3 数据记录表Table 3 Data record sheets

  

过滤方式T0 / ST15 / SSDISS错流过滤27.2128.180.229 0.768错流过滤26.4427.650.292 0.564错流过滤27.2528.450.281 0.489错流过滤26.4927.880.332 0.471错流过滤26.9828.140.275 0.718

通过对表3中的数据分析可知，采用错流过滤时，高盐水过滤后清液的SS及SDI值均小于1，且在合理的范围内波动，达到技术指标。通过对数据分析可知，采用1.0 μm NCBR膜过滤高盐水，取得成功。对比表1、表2和表3可知，高盐水经过1.0 μm NCBR膜过滤后，其过滤清液的SS值明显比经过0.1 μm及0.5 μm NCBR膜过滤后的清液SS值高。在产水均能满足技术指标时，可选择中间孔径的膜作为过滤设备的核心组件，这样既能提高膜通量，又可以保障膜运行的稳定性。

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3 结 论

(1)高盐水分别经0.1、0.5及1.0 μm NCBR膜过滤后，过滤清液SS及SDI值均小于1，符合进下一段处理工艺的技术指标。

(2)由江苏润聚环保科技有限公司提供的第一代NCBR膜，经过连续运行实验后，0.1、0.5及1.0 μm的NCBR膜通量达到稳定值，Ω0.1=220 L/h·m2、Ω0.5=336 L/h·m2、Ω1.0=384 L/h·m2。

(3)NCBR膜过滤采用盲端过滤方式时，其通量衰减的速率比错流过滤方式快，但采用两种过滤方式过滤同一种液体时，对应的稳定膜通量相同；同一种液体采用NCBR膜过滤时，膜孔径越大，越易污堵，且通量衰减的速率也越快。

(4)NCBR膜分离技术在高盐水过滤的应用上取得成功，后期还会研究第二代膜的应用效果。

参考文献

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