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电化学技术在膜法制备超纯水预处理中应用

张志坤  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,电子、电力、制药、化工、轻工、航空航天和冶金等行业对纯水水质的要求越来越高,直接采用超纯水作原料和工艺用水的部门也越来越多。油田伴生气是石油开采过程中所产生的副产品,由于油田伴生气成分复杂,在加工回收利用过程中,须用超纯水喷射洗涤。 本论文研究以地下微污染水为水源,采用预处理+2级反渗透+EDI+抛光混床制备超纯水。 合理的预处理工艺对制备超纯水至关重要。本论文先采用石英砂过滤器+保安滤器作为预处理工艺,由于原水中有机类杂质和S~(2-)含量高,膜污染严重,连续运行120h后,反渗透膜通量明显下降,证明此预处理方法不理想;电化学技术作为预处理工艺,能有效将有机类物质氧化降解,S~(2-)氧化为S单质,从而达到减少后续反渗透膜污染的目的。 电化学方法作为预处理工艺,选择电极是关键。通过比较钛基钌铱钽电极和钛基钌铱电极析氧电位、析氯电位和强化寿命的大小,得出钛基钌铱钽材料电极更具抗腐蚀性能、优良催化性能和更佳的电化学性能。 电化学氧化过程中产生余氯和溶剂化电子、·OH、O_2·、HO_2·等活性物质,余氯能将S~(2-)氧化为S单质,活性物质能将有机类物质氧化降解。氧化过程中产生的余氯浓度和活性物质与电流密度、极板间距和氧化时间有关。实验结果证明:在电流密度为0.10A/cm~2,极板间距为30mm时,氧化产生余氯浓度效率最高;氧化时间为6.5min时,产生的余氯浓度满足氧化水体中4mg/L S~(2-)的需要;氧化时间为7min时,氧化产生自由基浓度效果最佳,对水体中有机类物质去除率可达66.9%;氧化后的S单质和其它一些杂质会对后续膜造成污染,当1% PAM投加量为6mL/500mL溶液,PAC投加量为0.10g/L时,絮凝效果最佳,浊度去除率为89.1%。 系统运行一个月结果证明:出水中,Ca~(2+)含量小于2μg/L,Na~+含量小于5μg/L,SiO2含量小于5μg/L,电阻率稳定在17 MΩ·cm以上,TOC含量基本检测不出,出水水质稳定可靠,可很好满足油田伴生气洗涤水水质要求。本工程总投资约为26.8万元,运行成本约为3.60元/吨。


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