一种去除微污染水体中单宁酸的装置及方法与流程

[0001]
本发明涉及一种去除微污染水体中单宁酸的装置及方法，属于水处理技术领域。


背景技术：

[0002]
单宁酸广泛的存在于微污染水体中，作为一种常见可溶的难降解的多酚类污染物，常规工艺无法对其大量的去除，单宁酸不仅仅会对水体的颜色产生一定的影响，还具有一定的毒性，此外，单宁酸和水体中的生物碱和重金属离子会产生反应，能够形成不溶性复合污染物，这些都威胁着市政供水的安全性。常规的反渗透工艺需要大量外力，设备复杂，且不能大量去除微污染水体中单宁酸。


技术实现要素：

[0003]
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种去除微污染水体中单宁酸的装置及方法，利用正渗透作为核心工艺来去除单宁酸，能量消耗少，设备简单，膜污染较轻，能有效净化水体中单宁酸，对单宁酸具有较高的截留率。
[0004]
为解决上述技术问题，本发明提供一种去除微污染水体中单宁酸的装置，包括原料液桶、正渗透膜组件和汲取液烧杯，所述原料液桶通过第一蠕动泵与正渗透膜组件相连接，原料液从原料液桶流入正渗透膜组件，并回流至原料液桶；所述汲取液烧杯通过第二蠕动泵与正渗透膜组件相连接，汲取液从汲取液烧杯流入正渗透膜组件，并回流至汲取液烧杯；所述正渗透膜组件的活性层朝向原料液一面，原料液内的单宁酸被截留在正渗透膜组件的原料液一侧。
[0005]
优选地，所述正渗透膜组件的膜两面采用错流模式，膜面流速通过第一蠕动泵和第二蠕动泵的流速来改变。
[0006]
优选地，所述原料液桶与正渗透膜组件之间设有用于调节原料液温度的温控器，所述温控器与计算机相连接。
[0007]
优选地，所述原料液桶内的原料液与电导率仪相连接，所述电导率仪与计算机相连接。
[0008]
优选地，所述汲取液烧杯放置在电子天平上，所述电子天平与计算机相连接。
[0009]
本发明还提供一种利用上述的装置去除微污染水体中单宁酸的方法，包括：向原料液桶内加入待测原料液，试验运行稳定后每隔1小时对正渗透膜组件两侧取样进行紫外分光检测，在波长为276nm条件下检测出单宁酸含量，计算得出截留率，将汲取液质量代入公式计算得出膜通量。
[0010]
优选地，所述膜通量的计算公式为：
[0011][0012]
其中，j
s
为实际膜通量，单位为l
·
m-2
·
h-1
；m
t
和m0分别为汲取液的最终和初始质量，单位是g；t为时间，单位为h；a为有效膜面积，单位为m2，ρ为水密度，为1kg
·
l-1
。
[0013]
优选地，所述截留率的计算公式为：
[0014][0015]
其中，c
g(t)
和c
g(0)
分别代表t时刻和初始时刻的原料液中单宁酸浓度，单位为mg/l；v
g(t)
和v
g(0)
分别代表t时刻和初始时刻的原料液的体积，单位l。
[0016]
优选地，所述原料液温度为20-30℃，浓度为10-40mg/l，ph值为3-7。
[0017]
优选地，所述汲取液浓度为0.5-2m，所述膜面流速为8-17cm/s。
[0018]
本发明所达到的有益效果：本发明利用原料液与汲取液的渗透压差作为驱动力，使原料液中的水分子透过膜片，而污染物被截留，从而达到去除污染物的目的。本发明利用正渗透作为核心工艺来去除单宁酸，能量消耗少，设备简单，膜污染较轻，能有效净化水体中单宁酸，对单宁酸具有较高的截留率。
附图说明
[0019]
图1为本发明去除微污染水体中单宁酸的装置的结构示意图。
[0020]
其中：1.原料液桶；2.蠕动泵；3.正渗透膜组件；4.温控器；5.汲取液烧杯；6.电子天平；7.蠕动泵；8.计算机；9.电导率仪。
[0021]
图2为实施例1中不同原料液温度影响条件下膜通量和正渗透膜对单宁酸的截留率图。
[0022]
图3为实施例2中不同汲取液浓度影响条件下膜通量和正渗透膜对单宁酸的截留率图。
[0023]
图4为实施例3中不同原料液浓度影响条件下膜通量和正渗透膜对单宁酸的截留率图。
[0024]
图5为实施例4中不同膜面流速影响条件下膜通量和正渗透膜对单宁酸的截留率图。
[0025]
图6为实施例5中不同原料液ph值影响条件下膜通量和正渗透膜对单宁酸的截留率图。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0027]
如图1所示，本发明提供一种去除微污染水体中单宁酸的装置，包括原料液桶1、正渗透膜组件3和汲取液烧杯5，所述原料液桶1通过第一蠕动泵2与正渗透膜组件3相连接，原料液从原料液桶1流入正渗透膜组件3，并回流至原料液桶1；所述汲取液烧杯5通过第二蠕动泵7与正渗透膜组件3相连接，汲取液从汲取液烧杯5流入正渗透膜组件，并回流至汲取液烧杯5；所述正渗透膜组件3的活性层朝向原料液一面，原料液内的单宁酸被截留在正渗透膜组件3的原料液一侧。所述正渗透膜组件3的膜两面采用错流模式，膜面流速通过第一蠕动泵2和第二蠕动泵7的流速来改变。所述原料液桶1与正渗透膜组件3之间设有用于调节原料液温度的温控器4，所述温控器4与计算机8相连接。所述原料液桶1内的原料液与电导率仪9相连接，所述电导率仪9与计算机8相连接。所述汲取液烧杯5放置在电子天平6上，所述
电子天平6与计算机8相连接。
[0028]
本发明还提供一种利用上述的装置去除微污染水体中单宁酸的方法，包括：向原料液桶1内加入待测原料液，试验运行稳定后每隔1小时对正渗透膜组件3两侧取样进行紫外分光检测，在波长为276nm条件下检测出单宁酸含量，计算得出截留率，将汲取液质量代入公式计算得出膜通量。所述膜通量的计算公式为：
[0029][0030]
其中，j
s
为实际膜通量，单位为l
·
m-2
·
h-1
；m
t
和m0分别为汲取液的最终和初始质量，单位是g；t为时间，单位为h；a为有效膜面积，单位为m2，ρ为水密度，为1kg
·
l-1
。
[0031]
所述截留率的计算公式为：
[0032][0033]
其中，c
g(t)
和c
g(0)
分别代表t时刻和初始时刻的原料液中单宁酸浓度，单位为mg/l；v
g(t)
和v
g(0)
分别代表t时刻和初始时刻的原料液的体积，单位l。
[0034]
所述原料液温度为20-30℃，浓度为10-40mg/l，ph值为3-7。所述汲取液浓度为0.5-2m。所述膜面流速为8-17cm/s。
[0035]
实施例1
[0036]
原料液温度为20、25和30℃时，随着温度的提高，膜通量增加，截留率在99.7％左右，变化不明显。
[0037]
实施例2
[0038]
汲取液浓度为0.5、1和2mol/l时，随着汲取液浓度的提高，膜通量显著增加，截留率有很小的降低且维持在在99.7％左右。
[0039]
实施例3
[0040]
原料液浓度为10、25和40mg/l时，随着原料液浓度的提高，膜通量减少，截留率有较小的提高且维持在99.7-99.8％左右。
[0041]
实施例4
[0042]
膜面流速为8.3、12.5和16.7cm/s时，随着膜面流速的提高，膜通量增加，截留率降低且均在99.75％以上。
[0043]
实施例5
[0044]
ph值为3.1、5.6和7.0时，存在ph值为5.6时，拥有最高的膜通量，截留率均在99.7％以上且变化不明显。
[0045]
以上实例均表明，随着温度的提高、汲取液浓度的增加、原料液浓度的降低和膜面流速的提高，均可增加膜通量，正渗透膜对单宁酸的截留率均在99.7％以上，截留效果好。
[0046]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。