矿井水处理中聚丙烯酰胺残留物对反渗透膜污染的贡献

作者：郭中权; 毛维东; 肖艳; 郑彭生; 马赛

来源：煤炭学报, 2020, S2: 986-992.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2020.0260

• 矿井水处理
• 聚丙烯酰胺(PAM)
• 丙烯酰胺(AM)
• 反渗透
• 超滤
• 膜污染
• 膜污染阻力

矿井水预处理单元一般采用混凝沉淀(澄清)过滤工艺去除悬浮物,聚丙烯酰胺(PAM)作为一种有机高分子絮凝剂,广泛应用于矿井水混凝沉淀处理工艺。但PAM反应后残余的丙烯酰胺单体(AM)对人体有害,还会造成后续膜分离工艺的膜污染。矿井水深度处理单元常采用机械过滤(或超滤)+反渗透(RO)工艺除盐,而二次机械过滤对AM去除率较低(<15%),对后续反渗透膜污染风险较大。为了探求矿井水预处理单元PAM残留物AM对后续膜分离单元RO膜污染的贡献,采用L9(34)正交实验和单因素实验分别研究了矿井水RO膜污染影响因素和AM质量浓度对反渗透效果的影响。结果表明,AM质量浓度在0.005～0.050 mg/L、硬度1.02～5.44 mmol/L、电导率1 320～3 560μS/cm的因素取值内,对RO膜污染阻力影响的显著性关系为硬度>AM>电导率,硬度对膜污染阻力的影响特别显著,AM质量浓度对膜污染阻力的影响显著,AM质量浓度是引发膜污染的重要因素。在AM质量浓度为0.005～0.050 mg/L,随着AM质量浓度的增加,部分AM附着于膜表面并加剧膜污染,RO膜通量减小,由12.02 L/(m2·h)下降至8.18 L/(m2·h),衰减率为31.9%;膜污染阻力增大,由1.96×1012 m-1增加到3.43×1012 m-1,增长率达75%;AM质量浓度对RO脱盐率的影响较小。含有AM的污染膜面表观凹凸感强,膜表面有颗粒物堆积,主要为钙盐结垢,AM对RO膜的污染与化学污染耦合进行,采用质量分数为2%柠檬酸进行化学清洗可有效恢复膜通量。