全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用
陈广喜
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陈广喜 ,. 全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用[J]. 水资源科学研究,2023.11. DOI:10.12721/ccn.2023.157109.
摘要:
过滤技术在水处理领域中扮演着重要角色,其中全膜分离技术可视为一种精细的过滤手段。电厂的化学水源富含各类微小物质,这些元素的尺寸在宏观尺度上看极小,常规的过滤手段难以实现有效分离。全膜分离技术运用的膜孔径极其微细,其最小的孔径甚至可达百万分之一米。这种微小的孔径设计允许原水中的特定物质透过,而阻止其他物质,从而在电厂的化学水中实现特定成分的高效浓缩和积累,以此达成处理目标。基于此,本文就对全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用内容进行了详细概述。
关键词: 全膜分离技术电厂化学水处理应用分析
DOI:10.12721/ccn.2023.157109
基金资助:

发电厂通常利用水作为媒介,将燃料燃烧产生的热量转化为电能,这一过程中水的作用不可或缺。水的品质直接影响到发电设施的运作效能及寿命。于是,水质控制成为决定电厂生产效率和工艺水平的关键因素。全膜分离处理技术因其操作简便、环保性强、对设备要求较低的优势,被广泛应用在现今的电厂水处理实践中,有效地保障了水质的净化。

一、全膜分离技术概述

全膜分离技术涵盖了一系列技术,如渗透扩散、电渗析、反渗透以及超滤,其操作条件稳定,并以环保节能、操作简便及高过滤效能等特性著称。这些优势使得该技术广泛应用于各个领域,成为我国分离科学技术的核心组成部分。膜分离过程通常具备良好的透气性和化学稳定性,拥有较长的使用寿命,尤其擅长处理生物性污染物质。在实际操作环境中,这种技术展现出极高的适应性和广泛的适用性,不受特定温度限制,确保了在颗粒分离过程中的稳定性能。膜分离技术的基本理念是利用泵提高原料液的压力,使其流过膜表面,速度可控。在此过程中,只有小于膜孔径的物质能够穿过膜成为透析液,而较大的物质则被截留在膜表面,从而实现有效的过滤。

二、全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用分析

(一)反渗透技术

全膜分离技术是一场科技革命的产物,其中多元化的子技术繁多,尤其以反渗透作为其中的佼佼者。这项节能技术在大规模溶液处理中展现出卓越效能,其核心在于高效地排除污染物和细菌。然而,反渗透技术的潜力并未充分挖掘,它未能充分发挥渗透膜中杂质的分离作用,而是依赖于科学的分子选择性。反渗透材料的品质要求极高,其生产过程需经过精密的工艺处理,以确保其特性的完整展现。在实际操作中,关键的膜组件起着至关重要的作用,它们能在短时间内精确组装,如卷曲状,确保按既定流程运行,孔隙间巧妙布局。在原始水源上施加压力,使得一侧的介质能通过隔网进入,同时,高盐分物质被拦截在导管内,随着水流的方向逐渐稀释并消除。反渗透膜以其微小的孔径特性,如同精密的筛子,能有效滤除水中的有机物和微生物,确保产出水的纯净度无懈可击。这一技术的精细之处在于对每一个环节的精准控制,从而实现高效且无污染的水处理。

(二)电除盐技术

在电力行业的水质处理工艺中,电除盐技术堪称全膜分离技术中最复杂的环节。该技术的核心在于运用电磁场的作用对水厂的水源进行处理,通过电解过程分解水分子,并促使其内部离子进行交换。设计合理的路径,阴阳离子得以迅速迁移,从而消除水中的离子浓度差,降低水的电导率至0.2c/m以下,以符合锅炉补水的高标准要求。同时,电除盐技术巧妙地融合了离子交换与电渗作用,解决了传统电渗析中离子无法充分交换的问题,避免了盐分不能深度去除的缺陷,有效解决了水处理过程中的酸碱再生挑战。在电厂化学水处理实践中,电除盐技术是一种高效的操作手段,能整合各项技术,充分展现其优势和效能。

(三)超滤技术

超滤膜的孔径范围广泛,介于0.1纳米至5纳米之间,尽管其基本原理与微滤相似,但在过滤精细度上展现出了显著的优势,同时伴随着操作压力的相应提高。在实际操作中,它具备高效能地从液体混合物中分离大分子化合物及胶体悬浮液的能力。分离后的溶液,通常会因外部压力和增快的流速而驱动通过超滤膜,使得低分子量离子得以自由穿越,而微生物和细菌等则被有效拦截。这种特性使得超滤成为一种有效的水处理手段,旨在净化水质,去除杂质。

(四)微滤技术

微滤,也称为微孔过滤,其过滤机制多样,主要分为基于筛分原理、滤饼形成过程以及深层过滤的不同操作方式。这种过滤方法依赖于具有多孔特性的滤膜,它能在0.1至0.3兆帕的压力驱动下,精确地将直径介于0.12至1微米的颗粒物质进行分离,属于高级别的过滤技术。其显著优点体现在高效性、经济性和易操作性上,使其在众多领域中展现出广泛应用价值,特别是在工业供水处理和饮用水净化方面。以美国为例,早在1987年,全球首座膜分离水厂在那里落成,就是倚仗微滤技术来运行,日处理能力达到了惊人的19,000立方米。这一设施能够高效处理浊度超过250 NTU的水源,且产出水的浊度始终保持在极低的0.05 NTU以下,显示了其卓越的性能和效果。

三、膜分离技术发展趋势分析

(一)膜材料

当前,膜分离技术的核心是聚合物类的仿生膜。然而,要达成与生物膜同等的分离效能,还需更多探索。主要的研究趋势和领域包括:深化高分子膜材料的研究与创新,以适应水处理的需求。这涉及对分子构造、分离标准以及被分离物质特性的综合考量,可能的方向是研制高分子合金膜,以提升膜的多功能性和水处理效率;发展无机膜材料:尽管无机膜的研究相对不足,且存在易脆、强度不足、制造成本高等问题,但随着膜分离技术要求的提升,对膜性能的苛刻程度也在增加。例如,食品行业需要能耐受高温蒸汽并能经受多次清洗而不损性能的膜,这超出了聚合物膜的能力范围,因此未来无机膜的研发显得尤为关键。

(二)膜工艺

随着科技的迅猛演进,膜技术也展现出全新的面貌,有效地弥补了早期的局限性。首要提及的是膜蒸馏技术,这是一种创新的结合了膜技术和蒸馏原理的方法。借助微孔膜作为传输媒介,利用蒸汽压差驱动,溶液成分能选择性地穿越膜孔,展现出高效、温和条件及低成本的特性。尽管当前对此领域的探索仍处于初级阶段,提升膜蒸馏技术的流速已成为研究的核心任务。其次,膜萃取,又称固定膜界面萃取,是融合了膜分离和液-液萃取的先进技术。在此过程中,传递溶剂不直接与原始液体接触,从而提升了传质效率。最后,膜反应器是将反应和膜分离过程合二为一的创新技术,兼具反应与分离双重功能。与传统的反应技术对比,膜反应技术具备更低的分离成本、更高的转化率和较少的副反应,预示着其在未来的广泛应用潜力。

四、结语

总的来说,全膜分离技术的应用能够有效防范设备因水质问题导致的磨损或损害,确保电力生产的连续性。在化学水处理过程中,这种技术有助于浓缩和提取化学成分,进而推动资源的高效循环利用,体现了循环经济的核心价值。因此,对于电力行业来说,深入理解和实施全膜分离技术至关重要,同时需密切关注其实际运行中的改进空间,明确技术规格需求。通过不断优化膜材料性能等途径,致力于技术的升级,以更好地服务于发电厂的化学水处理,实现绿色生产的目标。

参考文献

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