摘 要
化工废水处理是当前环境保护和资源可持续利用的重要研究领域，传统处理技术在效率、能耗及成本方面存在诸多局限性。本研究以膜分离技术为核心，探索了一种高效、低耗的化工废水处理新技术。研究旨在通过优化膜材料性能和工艺参数，提升废水中有害物质的去除率，并实现水资源的循环利用。实验采用新型复合纳滤膜作为关键材料，结合多级膜分离系统，对典型化工废水中有机污染物、重金属离子及盐类进行选择性分离与浓缩。通过对膜表面改性、操作压力调控以及进水水质优化，显著提高了系统的稳定性和抗污染能力。结果表明，该技术可将废水中化学需氧量（COD）降低至20 mg/L以下，重金属离子浓度降至环境排放标准以下，同时实现了部分资源的回收利用。与传统方法相比，该技术具有更高的分离精度、更低的运行成本和更长的膜使用寿命，展现出良好的工业应用前景。本研究的创新点在于开发了兼具高通量和高选择性的复合纳滤膜，并提出了基于动态反馈控制的多级膜分离工艺，为化工废水处理提供了新思路和技术支撑。研究成果不仅有助于缓解化工行业面临的环保压力，也为其他工业废水处理领域提供了借鉴意义。
关键词：化工废水处理；复合纳滤膜；多级膜分离；动态反馈控制；资源回收利用
Abstract
Chemical wastewater treatment is a critical research area for environmental protection and sustainable resource utilization, yet conventional treatment technologies face numerous limitations in terms of efficiency, energy consumption, and cost. This study focuses on membrane separation technology to explore a novel approach for efficient and low-energy chemical wastewater treatment. By optimizing the performance of membrane materials and process parameters, the study aims to enhance the removal rate of harmful substances in wastewater and achieve water resource recycling. The experiments employed a novel composite nanofiltration membrane as the key material, integrated with a multi-stage membrane separation system, to selectively separate and concentrate organic pollutants, heavy me tal ions, and salts from typical chemical wastewater. Through surface modification of the membrane, regulation of operating pressure, and optimization of influent water quality, the stability and anti-fouling capability of the system were significantly improved. Results indicate that this technology can reduce the chemical oxygen demand (COD) in wastewater to below 20 mg/L, lower the concentration of heavy me tal ions to below environmental discharge standards, and enable partial recovery of resources. Compared with traditional methods, this technology demonstrates higher separation accuracy, lower operational costs, and longer membrane lifespan, showcasing promising industrial application potential. The innovation of this study lies in the development of a composite nanofiltration membrane with both high flux and high selectivity, as well as the proposal of a multi-stage membrane separation process based on dynamic feedback control, providing new ideas and technical support for chemical wastewater treatment. The research not only contributes to alleviating the environmental pressures faced by the chemical industry but also offers reference significance for other industrial wastewater treatment fields..
Key Words：Chemical Wastewater Treatment；Composite Nanofiltration Membrane；Multi-stage Membrane Separation；Dynamic Feedback Control；Resource Recycling Utilization
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 基于膜分离技术的化工废水处理研究背景与意义 1
1.2 膜分离技术在化工废水处理领域的研究现状 1
1.3 本文研究方法与技术路线 2
第2章 膜分离技术的基本原理与应用分析 4
2.1 膜分离技术的核心原理与分类 4
2.2 化工废水处理中常用膜材料特性分析 4
2.3 膜分离技术在化工废水处理中的优势与局限性 5
2.4 膜污染机制及其对处理效果的影响 6
第3章 新型膜材料开发与优化研究 7
3.1 新型膜材料的设计原则与性能要求 7
3.1.1 耐化学腐蚀性提升策略 7
3.1.2 高通量膜材料的制备方法 7
3.1.3 抗污染膜表面改性技术 8
3.1.4 纳米复合膜的合成与表征 8
3.1.5 功能化膜材料的应用潜力评估 9
3.2 膜材料性能测试与评价方法 9
3.2.1 渗透通量测试实验设计 9
3.2.2 截留率测定方法与数据分析 10
3.2.3 膜污染指数的计算与评估 10
3.2.4 材料稳定性长期监测方案 11
3.2.5 测试结果的对比与优化建议 11
第4章 膜分离技术在化工废水处理中的集成应用研究 12
4.1 化工废水处理工艺流程设计与优化 12
4.1.1 废水成分分析与预处理策略 12
4.1.2 膜分离单元的选择与配置 13
4.1.3 工艺参数调控与运行模式优化 13
4.1.4 能耗分析与经济性评估 13
4.1.5 实际案例分析与经验总结 14
4.2 膜分离技术与其他处理技术的协同效应研究 14
4.2.1 膜生物反应器（MBR）系统优化研究 15
4.2.2 膜蒸馏与蒸发技术的耦合应用 15
4.2.3 膜电渗析技术在高盐废水处理中的应用 15
4.2.4 光催化氧化与膜分离技术的结合研究 16
4.2.5 协同技术的成本效益分析 16
结 论 17
参考文献 18
致 谢 19
