本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，涉及一種基于等電點識別的納濾分鹽工藝確認方法。

背景技術：

隨著社會對環(huán)保技術要求的日益提高，分鹽技術越來越受到不同行業(yè)的關注，尤其是一些產(chǎn)生含鹽廢水或混合鹽廢水的行業(yè)，如煤化工、電鍍、印染等。按照現(xiàn)階段環(huán)保要求的發(fā)展趨勢，零排放是必然的發(fā)展要求，在此中間，只有通過先進合理的分鹽技術，才能高效的完成最終的減量化及零排放，同時某些行業(yè)還可回收有經(jīng)濟價值貴重金屬或高純度無機鹽。

現(xiàn)有的分鹽技術主要有化學沉淀法分鹽、膜法分鹽等?；瘜W沉淀法分鹽指的是向混合含鹽廢水中投加某些化學物質，使它和廢水中欲去除的污染物發(fā)生直接的化學反應，生成難溶于水的沉淀物而使污染物分離除去的方法。但由于化學沉淀法普遍要加入大量的化學藥劑，并成為沉淀物的形式沉淀出來，這就決定了化學沉淀法處理后的廢水會存在大量的二次污染。膜法分鹽主要是指納濾膜分鹽技術，其過程一般為：通過預處理將物料做澄清過濾，經(jīng)過濾的物料進入納濾膜進行分離，一般一價鹽更容易通過納濾膜，而二價鹽則更容易被納濾膜所截留。在很多分鹽工藝的選擇上膜法分鹽都具有技術優(yōu)勢，但工藝制定以及選膜過程是一項繁雜的系統(tǒng)工作，納濾膜的選擇多種多樣，膜分離特性有個體化差異，但這種差異只能通過大量的實驗進行篩選，耗費時間長，且成功率較低，缺乏科學的方法指導，并且受膜組件固有特性的限制，很可能所有經(jīng)過選擇的膜都不適合工藝需求或者效率低下無法滿足分離目標。工藝制定往往依靠經(jīng)驗，成功率低，篩選膜過程復雜，工藝制定過程復雜，效率低缺乏科學的工作流程。

因此，如何解決上述問題，是是本領域技術人員著重要研究的內(nèi)容。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明目的在于提供一種以膜表面等電點為參照，制定科學的標準化流程方法，快速準確的確定工藝方案，提高納濾分鹽工藝確認的成功率的一種基于等電點識別的納濾分鹽工藝確認方法。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種基于等電點識別的納濾分鹽工藝確認方法，由以下步驟組成：

步驟一、 膜的篩選：基于對不同膜表面等電點的識別，測定不同膜對物料的初始分離系數(shù)；根據(jù)優(yōu)選原則為初始分離系數(shù)大、相對等電點小的膜，并將膜分為I類膜、類膜、類膜和類膜；

步驟二、工藝參數(shù)的優(yōu)化：對選定的類膜和類膜進行工藝參數(shù)的優(yōu)化，進行優(yōu)化的參數(shù)包括運行壓力、運行流量、運行溫度及被分離物料的PH值；

步驟三、工藝流程的確認：根據(jù)步驟一確定膜種類，I類膜直接使用；類膜和類膜進行步驟二中的工藝參數(shù)優(yōu)化；類膜直接棄用。

上述技術方案中，相關內(nèi)容解釋如下：

1、上述方案中，所述膜表面等點電指的是膜表面帶有電荷，當在某一PH值下，膜表面為電中性，此時的PH值為該膜表面等電點。而膜表面等電點測量難度較大，不適合作為實際操作參數(shù)，因此提出相對等電點，如NaCl分子量為58.5，納濾膜截留率（分子量）一般為200，然而納濾膜對于2000ppm NaCl均具有一定的截留率，這主要是膜表面帶有電荷所導致的，膜表面帶有負電荷，因此我們用2000ppm NaCl的截留率間接表示膜的帶點性及等電點，一般的當2000ppm NaCl截留率為50%左右時，膜的等電點為4～5，所以一般的在同樣截留分子量的膜中，如果2000ppmNaCl的截留率越高，說明膜表面帶負電荷越多，等電點越小。

2、上述方案中，所述初始分離系數(shù)是指，設A為二價離子或多價離子，B為一價離子，則膜對兩種物質的截留率分別為RA和RB，那么初始分離系數(shù)即為RA/RB，初始分離系數(shù)越大，則越說明該工藝的可行性越大。

3、上述方案中，所述步驟一中的I類膜為必選膜，類膜為優(yōu)選膜，類膜為次選膜，類膜為放棄膜。對可能被使用的幾種膜進行相對等電點的測試，以及針對被分離物料測定初始分離系數(shù)，根據(jù)以下原則優(yōu)選出最佳膜供下一流程使用；

在相對等電點和初始分離系數(shù)兩種特性中，優(yōu)先考慮初始分離系數(shù)，其次考慮相對等電點，如果篩選膜的分離系數(shù)已經(jīng)滿足工藝需求，那么可選擇相對等電點更低的膜，以便于有進一步優(yōu)化的空間，此類膜定義為類膜；如果不滿足工藝需求，那么同樣選擇相對等電點低的膜，這樣進入到下一優(yōu)化流程后仍有優(yōu)化改進的空間，此類膜定義為類膜；根據(jù)優(yōu)選原則，如果無類膜類膜，那么可以考慮類膜，這類膜還具有進一步調整優(yōu)化的可能性，可以嘗試進入下一步流程進行優(yōu)化。如果判斷膜為類膜，則放棄該膜的進一步優(yōu)化的可能性，減少不必要的時間浪費。

4、上述方案中，所述步驟二中，工藝參數(shù)優(yōu)化流程包括運行壓力、運行流量、運行溫度、被分離物料的PH值，較其他工藝確定方法更加全面、系統(tǒng)。

調整被分離物料的PH值指在所述被分離物料中加入酸性物質或堿性物質，并且不局限于列出物質；是參照等電點理論進行的參數(shù)優(yōu)化。將被分離物料的PH值控制小于所選定的類膜或類膜的等電點，則所選定的類膜或類膜的表面帶正電荷；將被分離物料的PH值控制大于所選定的類膜或類膜的等電點，則所選定的類膜或類膜的表面帶負電荷。

5、上述方案中，對選定可進入優(yōu)化流程的膜進行工藝參數(shù)的優(yōu)化

、調整運行壓力的可控范圍：在取得合理回收率的同時，考察是否影響物料的初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行壓力；

、調整運行流量的可控范圍：考察是否影響初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行流量；

、調整溫度的可控范圍：考察是否影響初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行溫度；

、調整物料的PH值：可加入HCl、H₂SO₄、檸檬酸等酸性物質，或NaOH、KOH、NaCO₃、NH₃·H₂O等堿性物質，對被分離物料進行PH的調節(jié)，一般的如果將被分離物料PH值控制在小于膜的等電點，那么納濾膜表面通常帶正電荷，如果將被分離物料PH值控制在大于膜的等電點，那么納濾膜通常帶負電荷，以此原則考察是否影響分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳分離系數(shù)對應的運行PH。

6、上述方案中，所述步驟三中， 類膜可直接使用，也可進入步驟二進行參數(shù)優(yōu)化，類膜和類膜需進行參數(shù)的優(yōu)化，滿足工藝需求的可完成工藝的確認，不滿足的則說明工藝確認失敗，重新選定其他組件，而類膜則直接棄用。

由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明工藝確認方法是一套系統(tǒng)的流程：包括膜的篩選和工藝參數(shù)的優(yōu)化。膜的篩選流程是基于對膜表面等電點的識別，及初始分離系數(shù)的測定，根據(jù)工藝成功的可能性將膜分為類膜、類膜、類膜、類膜四個類別，能夠非常明確的指導工藝確認的方向，提高方案確認的成功率及工作效率。膜的篩選流程，直觀系統(tǒng)的反應篩選的方向與目標，使用便捷易于理解。工藝參數(shù)的優(yōu)化流程，全面、系統(tǒng)，可準確的確定最優(yōu)的參數(shù)方案。

2、本發(fā)明工藝確認方法通過對納濾膜本身的等電點識別、操作參數(shù)的控制，以及對被分離物料的PH控制來達到優(yōu)化分離效果，實現(xiàn)特定分離目標的一種工藝確認方法，該方法是一種基于納濾技術，并建立在膜表面等電點為參照的基礎上，優(yōu)化控制分鹽的工藝流程，能夠增強分鹽技術的主觀可控性和目的性，實現(xiàn)快速高效確認納濾分鹽工藝的技術方法，減少不必要的工作，提高工藝確認的速度及方案確認的成功率。

3、本發(fā)明工藝確認方法種對不同物質PH的調節(jié)，可針對不同的被分離物料體系靈活添加，達到最優(yōu)效果。整體方法科學、系統(tǒng)，易于理解掌握，提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中膜的篩選流程示意圖；

圖2是本發(fā)明工藝參數(shù)優(yōu)化流程示意圖；

圖3是本發(fā)明工藝確認流程示意圖。

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

一種基于等電點識別的納濾分鹽工藝確認方法，由以下步驟組成：

步驟一、 膜的篩選，如圖1所示：基于對不同膜表面等電點的識別，測定不同膜對物料的初始分離系數(shù)；根據(jù)優(yōu)選原則為初始分離系數(shù)大、相對等電點小的膜，并將膜分為I類膜、類膜、類膜和類膜；

步驟二、工藝參數(shù)的優(yōu)化，如圖2所示：對選定的類膜和類膜進行工藝參數(shù)的優(yōu)化，進行優(yōu)化的參數(shù)包括運行壓力、運行流量、運行溫度及被分離物料的PH值；

步驟三、工藝流程的確認，如圖3所示：根據(jù)步驟一確定膜種類，I類膜直接使用；類膜和類膜進行步驟二中的工藝參數(shù)優(yōu)化；類膜直接棄用。

所述膜表面等點電指的是膜表面帶有電荷，當在某一PH值下，膜表面為電中性，此時的PH值為該膜表面等電點。而膜表面等電點測量難度較大，不適合作為實際操作參數(shù)，因此提出相對等電點，如NaCl分子量為58.5，納濾膜截留率（分子量）一般為200，然而納濾膜對于2000ppm NaCl均具有一定的截留率，這主要是膜表面帶有電荷所導致的，膜表面帶有負電荷，因此我們用2000ppm NaCl的截留率間接表示膜的帶點性及等電點，一般的當2000ppm NaCl截留率為50%左右時，膜的等電點為4～5，所以一般的在同樣截留分子量的膜中，如果2000ppm NaCl的截留率越高，說明膜表面帶負電荷越多，等電點越小。

所述初始分離系數(shù)是指，設A為二價離子或多價離子，B為一價離子，則膜對兩種物質的截留率分別為RA和RB，那么初始分離系數(shù)即為RA/RB，初始分離系數(shù)越大，則越說明該工藝的可行性越大。

所述步驟一中的I類膜為必選膜，類膜為優(yōu)選膜，類膜為次選膜，類膜為放棄膜。對可能被使用的幾種膜進行相對等電點的測試，以及針對被分離物料測定初始分離系數(shù)，根據(jù)以下原則優(yōu)選出最佳膜供下一流程使用；

在相對等電點和初始分離系數(shù)兩種特性中，優(yōu)先考慮初始分離系數(shù)，其次考慮相對等電點，如果篩選膜的分離系數(shù)已經(jīng)滿足工藝需求，那么可選擇相對等電點更低的膜，以便于有進一步優(yōu)化的空間，此類膜定義為類膜；如果不滿足工藝需求，那么同樣選擇相對等電點低的膜，這樣進入到下一優(yōu)化流程后仍有優(yōu)化改進的空間，此類膜定義為類膜；根據(jù)優(yōu)選原則，如果無類膜類膜，那么可以考慮類膜，這類膜還具有進一步調整優(yōu)化的可能性，可以嘗試進入下一步流程進行優(yōu)化。如果判斷膜為類膜，則放棄該膜的進一步優(yōu)化的可能性，減少不必要的時間浪費。

所述步驟二中，工藝參數(shù)優(yōu)化流程包括運行壓力、運行流量、運行溫度、被分離物料的PH值，較其他工藝確定方法更加全面、系統(tǒng)。

調整被分離物料的PH值指在所述被分離物料中加入酸性物質或堿性物質，并且不局限于列出物質；是參照等電點理論進行的參數(shù)優(yōu)化。將被分離物料的PH值控制小于所選定的類膜或類膜的等電點，則所選定的類膜或類膜的表面帶正電荷；將被分離物料的PH值控制大于所選定的類膜或類膜的等電點，則所選定的類膜或類膜的表面帶負電荷。

對選定可進入優(yōu)化流程的膜進行工藝參數(shù)的優(yōu)化

、調整運行壓力的可控范圍：在取得合理回收率的同時，考察是否影響物料的初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行壓力；

、調整運行流量的可控范圍：考察是否影響初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行流量；

、調整溫度的可控范圍：考察是否影響初始分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳初始分離系數(shù)對應的運行溫度；

、調整物料的PH值：可加入HCl、H₂SO₄、檸檬酸等酸性物質，或NaOH、KOH、NaCO₃、NH₃·H₂O等堿性物質，對被分離物料進行PH的調節(jié)，一般的如果將被分離物料PH值控制在小于膜的等電點，那么納濾膜表面通常帶正電荷，如果將被分離物料PH值控制在大于膜的等電點，那么納濾膜通常帶負電荷，以此原則考察是否影響分離系數(shù)，優(yōu)先選擇最佳分離系數(shù)對應的運行PH。

所述步驟三中，類膜可直接使用，也可進入步驟二進行參數(shù)優(yōu)化，類膜和類膜需進行參數(shù)的優(yōu)化，滿足工藝需求的可完成工藝的確認，不滿足的則說明工藝確認失敗，重新選定其他組件，而類膜則直接棄用。

實施例一：

納濾膜分離Na₂SO₄及NaCl的混合溶液的工藝確認法：

膜的篩選，選擇某納濾膜卷式NF2540組件，經(jīng)過測試該膜對兩組分的初始分離系數(shù)2.5左右,可以滿足工藝需求，可直接使用；同時經(jīng)過各工藝參數(shù)的優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)在運行壓力達到15Bar以上，運行流量在1m³/h左右，運行溫度30～35攝氏度，HCl將PH調節(jié)為5時，初始分離系數(shù)增加至2.8，最后確認為最優(yōu)分離工藝方案。

實施例二：

納濾膜分離Mg²⁺及Li⁺的混合溶液的工藝確認方法：

膜的篩選，選擇某納濾膜卷式NF2540組件，經(jīng)過測試該膜對兩組分的初始分離系數(shù)1.3左右,且相對等電點檢測中，2000ppmNaCl的截留率為60%，可以嘗試通過各個工藝參數(shù)的優(yōu)化，提高初始分離系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在運行壓力達到15Bar以上，運行流量1m³/h左右，溫度25～35攝氏度，HCl將PH調節(jié)為4左右時，初始分離系數(shù)增加至1.9，最后確認為最優(yōu)分離工藝方案。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。