摘要：在煤化工浓盐水无机盐资源化过程中，会出现膜污染情况。为了对膜污染的机理进行深入研究，要分析煤化工浓盐水的钠滤分离效能、溶质截留机理和膜污染的具体机理，才能够利用有效的技术对煤化工浓盐水进行有效处理，为实现煤化工浓盐水资源化提供更加充分的理论依据。 关键词：纳滤分离工艺；煤化工浓盐水；效能分析；膜污染机理
1 盐混合液的纳滤分离效能
在对煤化工浓盐水的纳滤分离效能进行研究时，分别选取了孔径为0.5nm、1nm和2nm的纳滤膜作为实验对象，并从以下角度进行研究：第一，运行压力对离子截留率产生的具体影响。纳滤膜的运行压力由1MPa提高到1.5MPa,盐混合液中的Na+、Cl－以及SO42-截留率都有一定变化。三款纳滤膜SO42-截留率随着运行压力增加而不断提高，截留率从88.53%、90.27%、93.46%。SO42-截留率在运行压力不断增加的情况下，其升高的趋势受稀释效应的影响相对较大。第二，孔径对有机物截留效能产生的具体影响。对有机物截留率的具体变
化情况进行分析，可以发现盐混合液中COD浓度为1174mg/L，三种纳滤膜对有机物截留率分别为27.14%、21.31%、17.62%。对具体的分析结果进行研究，可以确定有机物纳滤，截留率与模孔径大小为反比。纳滤膜孔径越大，代表有机物的截留率越低，纳滤膜滤截留煤化工浓盐水有机物的主要机理是空间位阻效应。因此，纳滤膜孔径对截留率产生的影响比较直接，空间位阻效应对有机物的影响越弱，有机物的截留率会越低三峡船闸>孙惠芬[1]。
2 纳滤对煤化工浓盐水分离影响分析
分析纳率对煤化工浓盐水分的影响时，主要从以下角度出发：第一，运行压力对膜通量产生的影响。在相同膜通量的条件下分析纳滤对煤化工浓盐水的效能进行主要考查纳滤膜通量随着运行压力不断升高的具体变化情况。研究发现0.5nm和1nmn的纳滤膜致密性相对较强，运行压力从1.0MPa上升到1.5MPa，两种钠滤膜的膜通量都有所提高，其中1nm）的膜通量从原有的16.31 L/(m2·h）提升到29.89 L/(m2·h)，而0.5nm的膜通量从原有的16.25 L/(m2·h）提升到41 L/(m2·h)。2nm的孔径相对较大，是疏松型的纳滤膜，该钠滤膜的膜通量随着运行压力不断提高，从原有的16.74 L/(m2·h）提高到36.72 L/(m2·h)。第二，运动压力对离子截留率的影响。经过研究确定纳滤膜对硫酸根的截留率随着运行压力增加出现
上升趋势。三款纳滤膜对SO42-的截留率从原有的88.13%、87.33%、86.27%上升到95.26%、93.27%、92.26%。对三种纳滤膜的离子截留率与膜通量变化进行分析，可以获取静电排斥效应对疏松纳滤膜的离子截留率产生的影响比较明显。尤其是运行压力处于1.5MPa的情况下，1nm纳滤膜的盐混合液中硫酸根截留率为93.27%，对煤化工浓盐水中硫酸根的截留率为90.53%，煤化工浓盐水中硫酸根截留率比盐混合液的截留率更低。这两种溶液中硫酸根截留率差异比较明显的主要原因是煤化工浓盐水中有高浓度有机物，有机物可以附着在纳滤膜的表面，对纳滤膜表面电荷进行屏蔽，从而削弱硫酸根与纳滤膜分离层的静电排斥效应。在运行压力不断提升的情况下，稀释效应不断增加，导致浓差极化效应增强。以离子截留率为研究基础，可以确定运行压力增加，稀释效应对离子截留率产生的影响更加明显[2]。
3 煤化工浓盐水纳滤分离机理
二氧化碳的排放量
煤化工浓盐水含高浓度有机物以及无机盐，在纳滤分离过程中对整个运行过程会产生明显影响。有机物和不同离子对纳滤截留过程是相互影响的，在具体的分离过程中，煤化工浓盐水中的小分子有机物会附着在纳滤膜分离层上，与不定形硅在膜表面会形成复合污染，
导致膜表面电荷被屏蔽，削弱静电排斥作用，降低离子截留率。并且多价同离子作为纳滤分离煤化工浓盐水中的主导离子，在多价同离子高截留率和道南平衡的影响下，单价同离子的截留率甚至为负值。虽然小分子有机物会降低道南平衡作用，纳滤在化工浓盐水中仍然具有突出的单价铜离子透过性。煤化工浓盐水中的有机物以电中性小分子有机物为主，纳滤对这一类有机物截留效能主要是由其空间位阻效应决定的。纳滤膜的孔径和孔分布会直接影响空间位阻效应的作用。煤化工浓盐水中的高浓度离子受碱性条件影响会导致纳滤膜孔出现溶胀变化，从而降低纳滤对煤化工浓盐水中小分子有机物的截留效能。
4 煤化工浓盐水有机物纳滤截留机理
煤化工废水经生化处理后，会产生Typical refractory organic compounds（TRCs），并最终生成煤化工浓盐水。因此，在煤化工浓盐水中，含有大量的TRCs。TRCs中含有大量难降解有机物，TRCs具有致癌、致畸作用，还可诱变细胞基因，使细胞发生突变。
化学分析表明，煤化工浓盐水中的TRCs，主要包括酯类物质、酚类物质、醇类物质、烷烃类物质、酮类物质、烯烃类物质、多环芳烃、酰胺类物质、环状芳烃、环氧烷类物质、烯烃类物质、含氮杂环类物质。具体来看，TRCs中含有C16H22O4（邻苯二甲酸二丁酯）、
C22H42O4（己二酸二异辛酯）、C14H12N2O3（3-[(2-甲基-5-硝基-苯基亚氨基)-甲基]-苯酚）、C15H32刘国钧O（3,7,11-三甲基-3-十二烷醇）、C7H16O3（2-2-甲氧基丙氧基-1-丙醇）、C27H56（8-己基-8-戊基-十六烷），等等。这些化学物质的Stocks半径在0.280nm～0.5047nm之间。在电性上，这些化学物质主要为电中性、正电性。
使用纳滤膜分离煤化工浓盐水中的电中性TRCs物质，需要调整纳滤膜的膜通量。理论计算表明：纳滤膜膜通量达到11.42L/(m2·h)时，电中性TRCs的截留率达到95.3%；纳滤膜膜通量达到42.04L/(m2·h)时，电中性TRCs的截留率上升到98.3%。
使用纳滤膜分离煤化工浓盐水中的正电性TRCs物质，同样需要调整纳滤膜的膜通量。理论计算表明：纳滤膜膜通量达到12.34L/(m2·h)时，正电性TRCs物质截留率为74.70%。纳滤膜膜通量上升到42.73L/(m2·h)时，正电性TRCs物质截留率上升至88.93%。这说明纳滤膜的膜通量与TRCs物质截留率之间存在着正相关关系[3]。
光电脉搏传感器结论
总而言之，以纳滤分离煤化工浓盐水和混合液效能为基础进行分析，可以对高浓度多组分
体系溶液纳滤分离机理进行深入掌握，对不同钠滤膜通量进行分析时，三种纳滤膜对煤化工浓盐水中硫酸根截留率分别为89.2%、90.6%、86.9%，比盐混合液中的硫酸根截留率更低。并且三种钠滤膜分离煤化工浓盐水时的COD截留率也比较低，主要是因为煤化工浓盐水中高度无机盐和有机物与钠滤膜会产生相互作用，影响着截留效能。在纳滤膜表面附着的有机物会导致纳滤膜与离子之间的静电排斥效应降低，影响硫酸根的截留率。并且纳滤膜孔受高浓度无机盐的影响比较大，会出现形状变化，导致有机物的截留效能进一步降低。
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参考文献：
[1]彭毅, 李琨, 徐春艳,等. 纳滤截留煤化工浓盐水有机物的效能研究[J]. 环境污染与防治, 2021, 43(4):5.
[2]郑靖凡. 纳滤膜深度处理不同二级出水膜污染研究[D]. 山西大学, 2019.
[3]陈献富, 季华, 范益. 纳滤膜在功能性低聚糖分离纯化中的应用研究进展[J]. 化工进展, 2019, 38(1):10.
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