本发明涉及一种用于多元污染物水溶液的膜接触器分离方法，所述污染物特指比水更易挥发的化合物，该装置适用于水溶液的有效回收和达标排放。
背景技术：
多元污染物水溶液是化工生产中的常见废水。为达到国家绿色环保的要求，对该水溶液进行有效回收和达标排放显得尤为重要。
目前，对含多元污染物水溶液的主要治理方法有微生物降解、气提法、渗透蒸发和吸附法。但微生物降解法对于毒性大的废水有一定的局限性，气提法所需气量较大且存在气液接触不均等现象，渗透蒸发使用的膜造价高且易表面结垢，吸附法存在更新置换费用高、再生效率下降等问题。
膜接触器是一种通过膜作为气液两相之间的分离界面而实现相见传质的新型杂化膜过程，具体应用形式包括膜蒸馏、膜萃取、膜吸收等，可实现气液脱除和浓缩两个功能。膜蒸馏以疏水微孔膜作为气液分割界面，易挥发组分以气态形式挥发出来，在跨膜蒸气压差下透过膜孔到达渗透侧，达到分离效果。真空膜蒸馏是利用真空泵在渗透侧产生一定的真空度，形成进料侧和渗透侧的跨膜蒸汽压差，作为推动力完成分离。
在中国专利cn102989197a提到了采用气体气提的方法脱除溶液中气体，但该方法需通入氮气或空气，会出现气体分布不均等现象，导致最终的脱除效果不好。在中国专利cn105217861a提到了一种反渗透浓水的处理方法，采用纳滤膜除去气体，将纳滤产水再通过反渗透浓缩，浓缩后再进入膜蒸馏系统进行处理回用，该方法过程繁琐且对对过程中使用的膜要求较高。
技术实现要素：
本发明提出属于工业废水回收领域，特别涉及化工生产过程中产生的含多元污染物水溶液的综合分离、回收方法和系统。采用膜蒸馏方法，利用污染物中易挥发化合物和水的饱和蒸气压不同，通过两步骤中进料温度或渗透侧压力不同达到分离，实现废水的有效回收和达标排放。
本发明的技术方案：
一种用于多元污染物水溶液的膜接触器分离方法，所用的分离系统包括一个膜接触器和两组冷凝装置；一组冷凝装置用来分离进料液中的易挥发化合物，另一组冷凝装置用来分离进料液中的水分，通过两步骤中进料温度或渗透侧压力不同达到分离，步骤如下：
进料温度不同实现分离：
(1)搅拌装置2安装在带有夹套的原料罐1内，原料液经温控装置3加热升温至30℃-55℃后，循环泵4将原料液经过阀门5、温度计6和第一压力表7输送至膜接触器8中，渗余侧液体循环回原料罐1中，打开压缩机10、第一真空泵15和第一冷凝器12，利用第一真空泵15产生的跨膜蒸气压差为推动力，易挥发化合物透过膜孔，依次经第二压力表9、压缩机10和第三压力表11后，再依次经第一冷凝器12冷凝和第一流量计13计量后，收集到第一储罐14中；
(2)待易挥发化合物完全分离后，关闭压缩机10、第一真空泵15、第一冷凝器12，打开第二冷凝器17和第二真空泵20，将温控装置3的加热温度设置为60℃-100℃，利用第二真空泵20产生的跨膜蒸气压差为推动力，水蒸气透过膜孔，经第四压力表16，再依次经第二冷凝器17冷凝和第二流量计18计量后，收集到第二储罐19中；
渗透侧压力不同实现分离：
(1)原料液经温控装置3加热升温至60℃-100℃后，循环泵4将原料液经过阀门5、温度计6和第一压力表7输送至膜接触器8中，渗余侧液体循环回原料罐1中，打开压缩机10、第一真空泵15、第一冷凝器12，利用第一真空泵15产生小于0.095mpa的真空度，易挥发化合物透过膜孔，依次经第二压力表9、压缩机10和第三压力表11后，再依次经第一冷凝器12冷凝和第一流量计13计量后，收集到第一储罐14中；
(2)待易挥发化合物完全分离后，关闭压缩机10、第一真空泵15、第一冷凝器12，打开第二冷凝器17和第二真空泵20，利用第二真空泵20产生大于0.095mpa的真空度，水蒸气透过膜孔，先经第四压力表16，再依次经第二冷凝器17冷凝和第二流量计18计量后，收集到第二储罐19中；
所述的膜接触器8使用疏水性的中空纤维膜或平板膜。可采用有机膜，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯等；无机膜，如金属氧化物膜、沸石膜等；复合膜，如聚乙烯醇/微钠纤维素等。
本发明提出的用于多元污染物水溶液的膜接触器分离方法和系统具备如下优点：
(1)处理原料的浓度范围广，操作方式灵活。可根据原料液具体组成和条件选择两步骤中进料温度或渗透侧压力不同实现易挥发化合物和水蒸气的分离。
(2)过程易于控制，稳定性好。通过调节真空泵和温控装置即可实现系统的有效运行。
(3)膜接触器集成度高、体积小，且疏水微孔膜价格便宜。
附图说明
图1为一种用于多元污染物水溶液的膜接触器分离系统示意图。
图中：1原料罐；2搅拌装置，3温控装置；4循环泵；5阀门；6温度计；7第一压力表；8膜接触器；9第二压力表；10压缩机；11第三压力表；12第一冷凝器；13第一流量计；14第一储罐；15第一真空泵；16第四压力表；17第二冷凝器；18第二流量计；19第二储罐；20第二真空泵。
具体实施方式
以下结合附图和过程方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
取疏水性的pp中空纤维膜制作膜接触器8。某化工废水cod含量为38800ppm，tds含量11000ppm，加入原料罐1中，打开搅拌装置2，设置温控装置3为50℃，将进料液加热至50℃，打开阀门5，调节循环泵4为80rpm，进料液在膜接触器和原料罐中循环流动稳定后，打开压缩机10，第一冷凝器12的温度设置为0℃，打开第一真空泵15，运行2h后，第一流量计13示数减小至0，关闭压缩机10、第一冷凝器12、第一真空泵15；将温度装置3设置为90℃，将进料液加热至90℃，打开第二冷凝器17、第二真空泵20，运行4h后，第二流量计18示数减小至0，将进料液循环回原料罐1，关闭装置中各设备。第一储罐14和第二储罐19中的液体检测结果显示，第一储罐14中接近纯的cod，第二储罐19中的cod含量小于1000，tds含量小于200。
实施例2
取疏水的ptfe平板膜制作膜接触器8。某氯化氢废水中氯化氢质量分数为3.65％，将其加入原料罐1中，打开搅拌装置2，设置温控装置3为90℃，将进料液加热至90℃，打开阀门5，调节循环泵4为80rpm，进料液在膜接触器和原料罐中循环流动稳定后，打开压缩机10，第一冷凝器12的温度设置为0℃，打开第一真空泵15，将其真空度调节0.09mpa，运行1h后，第一流量计13示数减小至0，关闭压缩机10、第一冷凝器12、第一真空泵15；打开第二冷凝器17、第二真空泵20，将真空泵压力调节至0.098mpa，运行3h后，第二流量计18示数减小至0，将进料液循环回原料罐1，关闭装置中各设备。第一储罐14和第二储罐19中的液体检测结果显示，第一储罐14中为接近纯的氯化氢，第二储罐19的水中氯化氢含量为小于0.05％。