气态膜技术

气态膜技术概述

近年来，随着膜技术的进步，出现了气水分离膜。气态膜技术是指使用微孔疏水膜将气液两相分开，利用膜孔提供气液两相间的传质界面，具有比表面积高、气液接触面积大等优点，是一种新型、有效的膜分离技术。自气态膜概念出现后，国外许多学者利用疏水性PP中空纤维膜研究了气态膜过程中伴有化学反应的气液传质；继而研究了常见的对其传质性能和脱除效率产生干扰的几种因素；随后国内外学者进行了气态膜法处理CO₂、SO₂的研究，气态膜法处理焦化厂生产中剩余氨和苯酚的研究，气态膜法处理甲胺、二甲胺和某些有害有机物的研究等。
气水分离膜能够实现气液的分离。气水分离膜组件是由塑料外壳或不锈钢外壳与中空纤维膜组成，中空纤维膜是由疏水性聚丙烯中空纤维组成的多孔管膜，纤维膜管壁布满30～40纳米微孔，该纤维疏水，水不能通过微孔，气体可以从孔中通过。
气态膜过程中常用中空纤维式膜组件和平板式膜组件去除水中的可溶性气体（如酸性气体SO₂等，天然气净化中CO₂等，卤素Cl₂等，碱性气体NH₃等）、易挥发物质（酚、醚、醛、醇类物质等）及各种烃类物质等。
 

气态膜法处理含氨氮废水的原理

气态膜法用于脱除含氨氮废水的原理是利用微孔疏水膜将含氨氮废水和吸收液分隔开来，这时膜的一侧是待处理的氨氮废水，另一侧是酸性吸收液，调节废水pH值，使废水中的铵离子转变为游离态NH₃，其反应方程式如下：
 
NH₄⁺ + OH^- ＝ NH₃ + H₂O

其在废水侧通过浓度边界层扩散至疏水微孔膜表面，随后在膜两侧NH₃浓度差的推动下，NH₃在废水和微孔膜界面处汽化穿过膜孔，在微孔膜和吸收液界面上与酸性吸收液中的H⁺发生反应并生成铵盐溶液。反应方程式如下：
2NH₃ + H₂SO4 ＝ (NH₄)₂SO₄
NH₃ + HCl ＝ NH₄Cl
NH₃ + HNO₃ ＝ NH₄NO₃

本课题通过对线路板行业产生的含氨氮废水的去除现状深入研究的基础上，开展了膜分离法处理线路板含氨氮废水的试验研究工作，并以硫酸为吸收液，建立膜吸收装置中试系统。通过试验装置的现场调试，研究了不同料液pH值、料液温度、料液流速、运行时间等因素对氨氮去除效果的影响，并通过优化工艺参数，证明用膜分离法处理线路板含氨废水工艺技术是可行的。
课题实现了预期研究目标，所开发工艺技术能够有效解决目前深圳线路板含氨氮废水长期无法稳定达标的问题。同时通过硫酸对分离过程中产生的NH₃进行吸收产生硫酸铵溶液，可实现资源的回收利用。该技术具有重要的推广价值，预期可为深圳市线路板等行业氨氮污染物控制相关环境管理措施提供决策支持。