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【6h】

动态膜在油水乳化液分离中的应用研究

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引言

1 文献综述

1.1含油污水简介

1.1.1含油污水的来源及其存在形式

1.1.2含油污水的危害

1.1.3油水乳化液及其稳定性

1.1.4油水乳化液的分离方法

1.2膜分离技术

1.2.1膜分离简介

1.2.2膜的种类划分及膜材料

1.2.3膜分离技术的优缺点及其操作方式

1.2.4膜法处理含油污水的研究

1.3油水分离膜

1.3.1膜法分离油水乳化液的机理探讨

1.3.2膜的亲疏水性对油水分离的影响

1.3.3膜表面改性

1.4动态膜

1.4.1动态膜简介

1.4.2动态膜的制备及其常用材料

1.4.3动态膜的类型

1.4.4动态膜技术国内外研究进展

1.5炭膜

1.6论文选题及工作内容

1.6.1课题的意义和目的

1.6.2研究内容

2实验部分

2.1实验材料及仪器设备

2.1.1实验材料及药品

2.1.2实验所用仪器设备

2.2实验流程及方法

2.2.1动态膜的制备

2.2.2油水乳化液的配制

2.2.3动态膜分离油水乳化液

2.3膜性能的评价方法

2.3.1扫描电镜分析

2.3.2静态接触角

2.3.3孔径分布

2.3.4孔隙率

2.3.5渗透通量

2.3.6截留率

3二氧化钛动态膜的制备

3.1载体过滤纯水的实验

3.2动态膜制备的影响因素考察

3.2.1制备压力对动态膜制备的影响

3.2.2错流速度对动态膜制备的影响

3.2.3悬浮液浓度对动态膜制备的影响

3.2.4成膜时间对动态膜制备的影响

3.3动态膜制备条件对油水乳化液分离的影响

3.4膜的表征

3.4.1载体的表征

3.4.2动态膜的表征

3.5本章小结

4二氧化钛动态膜分离油水乳化液的实验研究

4.1操作条件对渗透通量的影响

4.1.1操作压差对渗透通量的影响

4.1.2料液流速对稳定渗透通量的影响

4.1.3料液温度对稳定渗透通量的影响

4.1.4 pH值对稳定渗透通量的影响

4.1.5油水浓度对渗透通量的影响

4.2动态膜分离油水乳化液的截留率

4.3动态膜与载体的对比

4.4动态膜的污染

4.5本章小结

5 FDR与动态膜类型的探讨

5.1 FDR的提出

5.2 FDR与动态膜类型

5.2.1载体孔径对油水乳化液分离的影响

5.2.2 FDR与动态膜类型

5.2.3中间堵塞过滤型动态膜的渗透通量衰减规律

5.3本章小结

结论

论文创新点与展望

参考文献

附录 符号说明

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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摘要

乳化油污水是一种处理难度较大的污水。膜法分离油水乳化液,具有能耗低、分离效率高等优点,但膜污染引起的分离性能下降制约了其潜力的发挥。因此,制备和选用亲水性的油水分离膜十分必要。在亲水性膜的制备和改性方法中,动态膜(DM)技术是一种新颖且简便的膜改性手段,可通过选择亲水性材料来制备亲水性动态膜。动态膜具有制备简单、成本低、通量大、截留能力强、膜原料丰富、清洗方便等优点。近年来,利用具有一定特性的颗粒物质在廉价的大孔径过滤介质上形成动态膜正成为水处理研究的热点。 本文以多孔管式炭膜为载体制备二氧化钛动态膜,并开展其在油水乳化液分离方面的研究。首先,系统考察了操作参数对动态膜制备过程及性能的影响;采用正交实验考察制备条件对动态膜分离油水乳化液的影响,方差分析结果显示动态膜制备条件对动态膜油水乳化液分离的影响不太显著;综合动态膜制备过程和正交实验的考察结果,得出二氧化钛动态膜的最优制备条件为悬浮液浓度0.5g/L、制备压力0.10MPa、错流速度1.13m/s。其次,表征了动态膜的结构性能,结果显示动态膜结构均匀致密、孔径分布窄、具有亲水性,动态膜层和载体之间呈非对称结构。再次,用二氧化钛动态膜分离油水乳化液,考察操作压力、料液流速、温度、pH值、载体孔径等对分离效果的影响。最后,进行了载体和动态膜分离油水性能的对比实验,结果显示动态膜性能更优。实验结果表明,动态膜处理油水乳化液的渗透通量较大,油水乳化液截留率均在98%以上,渗透液浓度低于8.3mg/L,达到国家环保排放要求。 在实验基础上,本文提出动态膜稳定渗透通量衰减率(FDR)的概念,并将FDR的变化趋势与动态膜类型进行关联研究。重点考察了中间堵塞过滤型动态膜的渗透通量衰减规律。分析发现,FDR随载体孔径的增大先增大后减小,此过程中动态膜由完全堵塞过滤型过渡为中间堵塞过滤型。当载体平均孔径与动态膜材料粒径相近时,FDR高达90%以上,此时恰对应完全堵塞过滤型动态膜。中间堵塞过滤型动态膜处理油水乳化液过程存在堵塞转折点。在堵塞转折点之后,J-1-t拟合直线斜率kJ随着载体平均孔径增大而减小,即随着载体孔径的增大,渗透通量衰减变缓。

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