樹枝狀聚合物在含銅廢水深度處理中的應(yīng)用

　　一、引言

　　近幾年來，樹枝狀聚合物綜合工程學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，諸如醫(yī)藥研究中的藥物傳遞系統(tǒng)，就是使用了有樹枝狀分叉結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子來完成。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性，樹枝狀聚合物已成為當(dāng)今高科技應(yīng)用中的首選技術(shù)手段，這一顯著的特點(diǎn)在水處理應(yīng)用上的成果也同樣令人驚喜。

　　在水處理行業(yè)中，特別是反滲透系統(tǒng)中，Dendrimer樹枝狀聚合物以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),利用螯合與網(wǎng)狀分子矩陣控制結(jié)垢離子，而非采用傳統(tǒng)晶體修改的方式來阻垢，使反滲透系統(tǒng)得到高效運(yùn)行的保證，從而在反滲透阻垢領(lǐng)域大方光彩。

　　在電子廠含銅廢水深度處理中，已普遍使用反滲透系統(tǒng)作為深度處理的重要一環(huán)。但是由于來水水質(zhì)復(fù)雜，常會在各級反滲透進(jìn)水側(cè)甚至在產(chǎn)水側(cè)發(fā)現(xiàn)紅色污染物。將Dendrimer樹枝狀聚合物Titan ASD 200 SC(以下簡稱“T200”)的強(qiáng)力吸附作用衍生應(yīng)用至吸附有機(jī)分子和微生物，既起到了阻垢的作用，同時也延長紅色污染物出現(xiàn)的時間，延長反滲透清洗周期。

　　二、項(xiàng)目情況

　　該電子廠位于長江下游江蘇某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，車間廢水以切割銅板沖淋水為主。主要成份含有銅和鎳。

　　2.1 回用水水處理系統(tǒng)工藝

　　2.1.1 回用水水處理工藝流程

　　回用水水處理工藝流程如圖1所示。

　　2.1.2 系統(tǒng)設(shè)備概況

　　(1)袋式過濾器共6臺，每2臺對應(yīng)一組一級反滲透，更換頻率3-5天，更換后的濾袋丟棄;

　　(2)一級反滲透三組，一段式結(jié)構(gòu)，每組11支膜殼，6芯裝，每運(yùn)行45分鐘使用MCR產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為15天；

　　(3)二級反滲透一組，一段式結(jié)構(gòu)，每組11支膜殼，6芯裝，每運(yùn)行90分鐘使用一級產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為23天；

　　(4)三級反滲透一組，二段式結(jié)構(gòu)，10:6排列，6芯裝，每運(yùn)行120分鐘使用二級產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為35天；

　　反滲透膜型號DOW BW30FR-400/34

　　2.1.3 水質(zhì)報告情況

　　水質(zhì)報告情況如表1所示。

　　2.2 系統(tǒng)運(yùn)行問題及檢查

　　一級反滲透膜面有明顯的類微生物粘泥糊在膜表面，類似的一層薄薄的涼粉狀，無異味。

　　二級反滲透膜面有明顯的黑色污染物，通過水槍沖洗能夠全部刷下來。

　　三級反滲透膜面有明顯的鮮紅色污染物，通過水槍沖洗能夠全部刷下來。

　　一、二級反滲透產(chǎn)水箱均壁上有大量紅色污染物，用水槍沖洗后，能被徹底沖干凈。紅色污染物出現(xiàn)的時間為運(yùn)行20天后。

　　三、前后數(shù)據(jù)對比

　　在MCR前添加0.2ppm的Titan ASD 200 SC后可以明顯的看到后續(xù)各反滲透產(chǎn)水箱中紅色物出現(xiàn)的時間延長，反滲透清洗周期延長。

　　(1)為了驗(yàn)證Titan ASD 200 SC對反滲透系統(tǒng)中紅色污染物的作用，進(jìn)行了以下對比實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為三組，每次在一級、二級反滲透產(chǎn)水箱出現(xiàn)紅色污染物并徹底清洗后，依次按照順序?yàn)棰俨惶砑覶itan ASD 200 SC;②添加0.2ppmTitan ASD 200 SC;③停止添加Titan ASD 200 SC。分別觀察紅色污染物出現(xiàn)時間(見表2)。

　　(2)為了驗(yàn)證Titan ASD 200 SC對延長反滲透系統(tǒng)清洗周期的作用，進(jìn)行了以下對比實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為兩組，在一級、二級、三級反滲透清洗徹底后，對比添加0.2ppmTitan ASD 200 SC前后的化學(xué)清洗周期(見表3)。

　　(3)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后一級反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時間由空白組的20天延長到了26天，同比延長了40%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC的對比組中一級反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時間為21天，又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

　　(4)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后二級反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時間由空白組的31天延長到了38天，同比延長了33%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC時的對比組中二級反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時間為33天，又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

　　(5)通過對比空白組和實(shí)驗(yàn)組的前后清洗周期，一級反滲透化學(xué)清洗周期延長了33%，二級反滲透化學(xué)清洗周期延長了30%，三級反滲透化學(xué)清洗周期延長了37%。

　　四、系統(tǒng)分析及研究

　　(1)原水中有高含量的銅，即便在MCR產(chǎn)水側(cè)依然有很高的銅含量。同時Cu2+在還原劑的作用下會被還原成Cu+，反應(yīng)方程式為：，在微生物的作用下，形成了鮮紅色的泥狀物。

　　(2)樹枝狀聚合物在其結(jié)構(gòu)中有兩個主要化學(xué)環(huán)境，一是包括外部終端功能團(tuán)所構(gòu)成的表面化學(xué)層，二是內(nèi)部分叉結(jié)構(gòu)支撐空間。這是一個與外部環(huán)境屏蔽的分子內(nèi)部球行空間體。樹枝狀聚合物在自己樹枝狀內(nèi)部空間中可以容納銅離子、亞銅離子、氧化亞銅，甚至?xí)渌袡C(jī)分子進(jìn)入其環(huán)境。并且可以隔絕與外界的接觸。樹枝狀聚合物可以將這些離子或者有機(jī)物分子吸引并控制在它由終端功能團(tuán)和內(nèi)部分叉空間所構(gòu)成的化學(xué)環(huán)境之中，一起懸浮分散于反滲透膜濃水側(cè)，并最終隨濃水一起排放出膜系統(tǒng)，從而避免了這些物質(zhì)在反滲透膜上沉積所造成的污染。(類似于樹枝狀聚合物阻垢劑作用機(jī)理)。

　　五、結(jié)語

　　基于樹枝狀聚合物的反滲透阻垢劑Titan ASD 200 SC含有增強(qiáng)的幾何分子構(gòu)造和巨量終端功能團(tuán)，同時具有更高的阻垢載荷和更強(qiáng)的離子吸附捕捉能力。在水處理化學(xué)應(yīng)用中可以給用戶更加多元化的反滲透系統(tǒng)給水化學(xué)控制，降低膜的污染傾向并減少膜的清洗需求。對于處理含銅量極高的工業(yè)廢水時，除了使用殺菌劑直接控制微生物數(shù)量級這一傳統(tǒng)的方法外，也可以通過吸附、隔絕的辦法，將微生物和它依附的載體包裹起來，暫時屏蔽與外界的接觸，并隨著反滲透濃水一起排出反滲透體系，從而減少對膜的污染。另外基于樹枝狀聚合物Titan ASD 200 SC是無磷配方，不會因?yàn)樘硭巹┑氖褂靡鹚w中磷含量的上升，造成濃水排放的困擾。（來源：美國PWT中國代表處上海賽沃環(huán)?？萍加邢薰荆?/p>