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高含盐废水模拟处理真空膜蒸馏技术
对于高盐废水的处理，传统方法是首先将废水减量浓缩，然后将浓缩液通过蒸发技术食盐结晶，最终实现废水脱盐和盐资源的回收。目前，已大规模工业化的浓缩方法主要有热法和膜分离法。热法主要是通过加热的方式，将高盐废水中的水分蒸发出来，以达到浓缩和减容的目的，该方法通常利用水蒸气作为热源，因此耗能巨大，运行成本非常高。膜分离法使用选择性透过膜作为过滤介质，以压力差电势差渗透压等作为驱动力，实现含盐废水的浓缩，常见的膜分离工艺有微滤超滤反渗透电渗析等。对于膜技术，目前存在的主要问题是膜元件成本高膜污染及清洗等问题。
膜蒸馏技术是传统热蒸发过程与膜分离技术相结合的新型分离技术，其原理是在疏水性微孔膜的拦截作用下，阻止废液以液体形式穿透膜孔，仅以挥发组分在膜两侧蒸汽压差的推动下穿透膜孔，而非挥发组分则被拦截，最终实现混合物的分离和提纯，具有浓缩倍数高能耗低等（使用30~70℃的低品热源）特点。在常见的膜蒸馏技术中，真空膜蒸馏技术（vacuummembranedistillation，VMD）是利用真空泵使膜的透过侧维持负压状态，从而增加膜两侧的蒸气压差以提高膜通量，与其他膜蒸馏技术相比，具有膜通量高温度极化程度低等显著优点，近年来得到了研究人员的广泛关注。Mericq等采用VMD技术对反渗透处理后的海水浓缩液进行进一步浓缩，实验结果表明，当透过侧压力为6000Pa温度为50℃雷诺数为4000进水含盐量为64～300g/L时，膜通量可达7～17L/(m2h)，VMD工艺可将反渗透处理后的海水浓缩液的体积减小81.9%。刘宇程等采用VMD技术处理经湿式氧化后的页岩气压裂返排液，结果表明，当进水COD为299mg/LNaCl浓度为67870mg/L时，在操作条件为料液温度70℃真空度0.085MPa运行时间为90min情况下，出水NaCl含量仅为1.17mg/L，出水COD降至93.2mg/L。Wen等应用VMD技术处理低放射性废水，实验结果表明，当进水含盐量高达80g/L时，VMD工艺对Cs(Ⅰ)Sr(Ⅱ）和Co(Ⅱ）的去污因子可分别达到60003700和8300。游文婷等采用VMD工艺对硫酸钠和氯化钙模拟废水进行了处理研究，实验选用聚四氟乙烯平板膜作为膜组件，结果表明：随着进水温度的升高冷侧压强的减小，通量随之增大，VMD工艺的截留率均达到了99.99%以上。另外，随着膜材料和疏水膜制造工艺的不断发展，在保证较高膜通量的前提下，可有效降低膜污染问题，提高VMD工艺的稳定性和可靠性。
因此，对于高含盐工业废水，如油气田产出水炼化废水等须回用或外排的高盐废水，真空膜蒸馏技术是一个较好的选择。本研究采用聚丙烯中空纤维膜元件，研究了真空膜蒸馏技术在不同条件下处理模拟高含盐废水的效果，分析了各因素对膜通量的影响程度，对真空膜蒸馏技术进行了初步探索，为高含盐工业废水提供新的处理选择。
1、材料和方法
1.1实验材料
本实验用水采用NaCl（上海国药，分析纯）模拟高含盐废水，浓度为35～200g/L。实验所用膜为聚丙烯中空纤维膜（Wochi，WHPP96-20，中国），其主要性能参数如表1所示。

1.2实验装置及运行
本实验所用装置如图1所示，加热后的高含盐水经蠕动泵进入膜元件的膜丝内侧，浓盐水回流至进水箱内加热继续循环，盐水中的水蒸气在疏水膜两侧蒸汽压差的驱动下透过膜孔，最后冷却收集。

将配制好溶液加入加热水箱中，待温度上升至所需温度后，开始进水进行实验。每组实验运行20min，重复进行3次，结果取平均值。
1.3分析方法
Cl－浓度使用离子色谱进行分析（Dionex，ICS—2100，USA)。
膜通量根据式（1）计算：

式（1）中：J为膜通量，L/(m2h)；Δm为Δt时间内的产水量，kg；A为膜的有效面积，m2；Δt为时间，h；ρ为液体密度，kg/m3。
真空度根据式（2）计算：

为了方便计算，本研究认为当地大气压为1个标准大气压，即1atm(1atm=101325Pa)；真空度单位均折算为atm。
2、结果和讨论
在真空膜蒸馏工艺中，透过侧真空度料液温度料液流速以及料液含盐量对膜通量具有较大的影响，是VMD工艺的重要参数。因此，本研究采用单因素法，分别研究了上述四个影响因素对膜通量的影响，并采用多元线性回归法对四个因素的重要性进行了分析。
2.1真空度对膜通量的影响
在流量为41.8L/h温度为70℃含盐量为35g/L的条件下，研究了不同透过侧真空度对膜通量的影响，其结果如图2所示。可以看出，当真空度为0.1~0.6atm时，膜通量变化不大，为0.06～0.19L/(m2h)；当真空度由0.6atm增加至0.98atm时，膜通量呈线性增长（R2=0.9461