陶瓷膜净化溶剂油的实验研究

研究了平均孔径0.2 mm的陶瓷膜对含杂质溶剂油的微滤过程,选用不加水和加0.5%(w)水2种料液,考察了操作时间、跨膜压差、错流速度、温度和铝粉含量对膜通量及铝粉截留率的影响,研究了反冲操作、浓缩和污染膜清洗过程. 结果表明,不加水较加水料液的膜通量明显增大;随操作时间延长,膜通量下降至稳定,铝粉截留率迅速增大至100%;跨膜压差增大或温度升高使稳定通量增大;错流速度增大,稳定通量先升高之后不变;铝粉含量越高,膜通量越低. 适宜的操作参数为跨膜压差0.16 MPa、错流流速3.9 m/s和温度40℃. 反冲操作能有效提高膜通量;浓缩过程中膜通量快速下降至平缓阶段再较快降低,净化溶剂油澄清透明;采用0.15%(w)洗洁精和0.25%(w)硝酸清洗可使通量恢复到新膜通量的94.9%.     

操作条件对动态膜过滤含天然有机物废水的影响

对动态膜过滤含天然有机物废水性能进行了研究,考察了过滤方式、跨膜压差及错流速度对膜通量、污染物去除率的影响,结果表明:动态膜过滤的稳态膜通量及对溶液中UV254及UV436的截留率均高于基膜,分别达89.51%和98.61%;跨膜压差越高,稳态膜通量越高,低压力范围内增加跨膜压差的稳态膜通量增幅较高,跨膜压差从0.16MPa增至0.25MPa的稳态膜通量增幅不大,对污染物UV254及UV436的截留率随跨膜压差增高小幅降低。错流速度越高,稳态膜通量越高,动态膜对污染物UV254及色度物UV436的截留率越高。动态膜对UV254和UV436的截留率都在89%及98%以上。     

动态膜微滤含污泥水及膜污染特征

以陶瓷管为载体,对高岭土动态膜微滤含污泥水性能及膜污染特征进行了较为详细的研究. 考察了错流速度、跨膜压差及污泥浓度对滤出液通量及水质的影响,结果表明,提高错流速度和增大跨膜压差均使滤液通量增加,但错流速度超过2.0 m/s易引起动态膜脱落;污泥浓度增加,则滤液通量明显降低;过滤进行约30 min后,出水浊度基本为0;60 min后,化学需氧量的去除率基本保持在50%以上. 动态膜层及其截留的污染物阻力占总过滤阻力的90%以上. 对膜面特征污染物成分分析表明,P, Ca为膜面主要污染元素,分别占23.77%和20.60%(w);对陶瓷膜孔中不可逆污染物的化学洗脱液分析表明,膜中总有机碳近4370 mg/m2,Ca, Mg是主要无机污染元素,分别约1240和886 mg/m2. 先后用0.2 mol/L的NaOH水溶液和0.1 mol/L的HCl水溶液清洗膜中不可逆污染物,可使基膜通量恢复至新膜的85%.     

陶瓷膜管外壁预涂动态膜形成特性研究

以错流外压方式在陶瓷膜管外壁面制备高岭土预涂动态膜,讨论了跨膜压差、涂膜液浓度、错流速度及操作温度对膜通量、涂膜量及吸附层与动态膜层阻力比的影响。结果表明:高错流速度下形成的动态膜层较密实,适合处理含细小颗粒物的废水;高压跨膜差下涂膜容易造成基膜的污染;低跨膜压差及高涂膜液浓度下需要较长的涂膜时间,跨膜压差在0.15~0.25MPa范围内较适宜;低涂膜液浓度下形成的动态膜层较薄,抗污染性能较差,涂膜液质量浓度在0.3~0.4g/L下较合适;升高温度易使高岭土颗粒物向陶瓷膜管外壁面沉积和孔内扩散,其中较大高岭土颗粒物更容易向陶瓷管外壁面沉积,形成较松散的动态膜层。     

优化设计制备动态膜及其对印染废水的深度处理

以陶瓷膜为载体,高岭土为涂膜材料制备用于深度处理印染废水的动态膜,采用正交试验设计,考察动态膜制备的影响因素对出水通量和COD去除率的影响大小,通过方差分析,对制备条件进行优化,得出性能较佳的动态膜制备条件为涂膜粒径6000目．涂膜浓度0．7g／L,涂膜时问30min,跨膜压差0．1MPa,错流速度1m／s。再考察了运行条件对渗透通量和COD去除率的影响,确定了合适的运行条件为操作压力0．10MPa,错流速度1．5m／s。用动态膜深度处理的印染废水可以回用于水质要求不高的印染前工序或车间冲洗水等。     

纳米镍在陶瓷膜表面的吸附行为研究

研究了纳米镍粉体在无机陶瓷平板膜面上的静态吸附和错流过滤过程中的动态沉积行为.实验考察了纳米镍悬浮液浓度、温度、时间、陶瓷膜孔径等操作条件对纳米镍吸附行为的影响,测定了纳米镍在膜面上的静态吸附和动态沉积数据.研究结果表明,纳米镍在膜表面的静态吸附符合Langmuir等温方程,纳米镍的吸附量随着时间和浓度的增加先迅速增加而后缓慢上升并趋于稳定;在错流过滤过程中,随着料液浓度,过滤时间的增加,纳米镍的沉积量迅速增加,导致膜通量降低.对平均粒径为60 nm的镍粉过滤,孔径为0.3～0.8 μm的陶瓷膜较为合适,此时膜面上镍的吸附量小,渗透通量高.     

预涂动态膜处理乳化油废水及膜的清洗研究

研究了预涂动态膜制备工艺条件对乳化油废水处理效果的影响及其清洗工艺。结果表明:用预涂动态膜处理乳化油废水具有较好的处理效果,较宽孔径范围的基膜都适合制备动态膜,最佳涂膜液质量浓度、跨膜压差和错流速度分别为0.4 g/L、0.2 MPa和1.5 m/s;若基膜纯水通量衰减率80%,重新涂膜时可不必清洗基膜,否则必须清洗基膜。采用氢氧化钠洗+盐酸洗+超声的清洗工艺,基膜纯水通量可恢复到98%以上。     

陶瓷膜过滤去除煤矿矿井水悬浮物

以煤矿矿井水为研究对象,通过试验考察了陶瓷膜过滤煤矿矿井水悬浮物的效果和可行性.通过测试陶瓷膜过滤煤矿矿井水的膜通量(Jt)及跨膜压差(ΔPm)、错流速度υ和温度T等运行条件,分析评估陶瓷膜过滤煤矿矿井水悬浮物的技术经济可行性.研究表明,原水SS=427～1355 mg/L,陶瓷膜200 nm-19,ΔPm=0.19 MPa、水温为20～25℃,运行25 min时膜通量Jt=803.57 L/(m2·h),连续运行50 h后,Jt>400.00 L/(m2·h),产水浊度为0.9 NTU,满足《井下消防洒水标准》(GB 50383—2016)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求.     

气液两相流对中空纤维膜错流过滤过程的影响

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行错流过滤试验,以中空纤维膜组件的膜通量、浑浊度以及高锰酸盐指数(CODMn)的截留率为考察指标,通过在过滤时添加曝气形成气液两相流,研究在气液两相流条件下曝气量、进水流量、跨膜压差等参数对中空纤维膜错流过滤过程的影响.试验结果表明:在一定范围内,膜通量随着曝气量增大而增大,曝气量...     

陶瓷膜构型对错流微滤酵母悬浮液性能的影响

采用3种构型的陶瓷微滤膜元件对酵母悬浮液进行错流过滤实验,考察陶瓷膜元件的构型对于其错流过滤性能的影响。结果表明:减小陶瓷膜元件的通道直径可以提高料液在膜表面的剪切力,有助于提高过滤稳定通量和临界压力,在3 m/s膜面流速、0.1 MPa跨膜压差条件下,单管、19通道、55通道的稳定通量分别为96、128、196 L/(m2.h);在3 m/s膜面流速条件下,3种陶瓷膜元件的临界压力分别约为0.15、0.2、0.2 MPa。另外,减小通道直径还可以减小滤饼层的比阻,有利于降低过滤阻力;与提高膜面流速来增大过滤通量的方法相比,减小陶瓷膜的通道直径具有能耗较小的优点。     

正渗透净水过程中三醋酸纤维素膜表面特性研究

以浓缩天然水作为模型污染物,研究了正渗透(FO)系统错流过滤水中有机物时,不同温度和错流速度下膜通量的变化;通过对被污染的膜进行接触角和红外光谱分析,考察污染物在FO膜的沉积规律以及对膜表面特性造成的影响。结果表明,温度越高以及错流速度越小,膜污染越强,膜通量下降越大。膜上污染物以亲水性物质为主,膜污染物降低了膜的接触角。污染物在波数为1 408 cm-1和871 cm-1处有强特征峰,说明天然水中氨基酸是膜可能的主要污染物。     

动态膜的形成机理及其水处理性能研究

以陶瓷管为载体,对高岭土动态膜的形成及其污水处理性能进行了详细的研究.实验中采用错流过滤方式涂膜,考查了跨膜压差、涂膜液浓度、错流速度及涂制时间等对动态膜形成的影响.通过对实验数据分析可知,动态膜形成初期10～13 min,膜的形成过程可用标准过滤模型描述,在此期间颗粒堵塞载体膜管孔道,致使渗透液通量急剧减小;之后,膜的形成过程符合滤饼过滤模型,这一阶段颗粒主要在载体膜管内壁面沉积,渗透液通量缓慢下降直至基本稳定.制备的动态膜可用于处理城市污水厂二级出水,动态膜对浊度去除率基本上为100%,对COD也有一定的去除作用.     

4nm孔径陶瓷膜去除水中钙离子研究

采用孔径为4 nm的陶瓷膜去除水中的Ca2+,考察了不同Ca2+含量、跨膜压差、溶液pH和温度对陶瓷膜渗透通量和Ca2+截留率随时间的变化情况。结果表明,溶液中的Ca2+含量越低,膜渗透通量越高,Ca2+截留率也越高;跨膜压差升高,膜渗透通量增大,Ca2+截留率降低;降低溶液pH及升高温度能够提高膜渗透通量及对Ca2+的截留率。对Ca2+的质量浓度为10 mg/L的水溶液,在TMP为0.1 MPa、溶液pH为3、温度为50℃时、孔径为4 nm陶瓷膜渗透通量稳定在80 L/(m2.h),Ca2+截留率为85%左右。研究结果可为金属离子微污染水的净化提供方法。     

CoX催化苯乙烯氧化-膜分离耦合连续反应工艺的研究

将细小的CoX催化苯乙烯氧化悬浮体系与无机膜分离耦合,实现了反应的连续操作,考察了温度、催化剂用量、溶剂量和搅拌速度对反应结果和膜通量的影响。结果表明膜分离过程不会对反应活性造成影响,操作过程中各因素对膜通量的影响归因于此条件下催化剂对膜孔的堵塞及其在膜表面的沉积程度,而超声是一个很好恢复膜通量的手段。在m(CoX)∶m(苯乙烯)=0.16、V(溶剂)∶V(苯乙烯)=3、反应温度100℃、停留时间6 h、搅拌速度800 r/min,跨膜压差0.03 MPa的条件下,苯乙烯的转化率达54.3%,环氧苯乙烷的选择性达到51.4%,苯甲醛选择性达到31.0%,膜通量为28.9 L/(m2.h)。     

炭膜基亲水性无机微滤动态膜的制备研究

以水包油型油水乳化液分离为背景,以多孔管状炭膜为载体,以高岭土、ZrO2和Al2O3三种微米级无机颗粒为涂膜材料,对亲水性无机动态膜的制备进行初步的实验研究。实验采用错流操作方式在膜管内表面涂覆动态膜,考察涂膜过程中渗透通量随时间的变化,研究涂膜颗粒种类、载体平均孔径、制备操作压力、错流速度、涂膜液温度及涂膜液中阳离子浓度对动态膜结构及制备过程渗透通量的影响。实验结果表明,高岭土和ZrO2微米级颗粒是较适宜的炭膜基动态膜涂膜材料,且两种动态膜的渗透通量均随载体平均孔径的增大而增大、随操作压力和涂膜液温度的提高而提高;对高岭土动态膜的研究发现,其渗透通量随错流速度的增大而提高;对ZrO2动态膜的研究发现,其渗透通量随涂膜液中阳离子浓度的增大先减小后增大。     

错流速度对外置式MBR处理生活污水的影响

采用外置式管式膜生物反应器处理模拟生活污水,研究了系统对COD、NH4^+-N和浊度去除状况,考察了错流速度对污染物去除效果及膜污染影响。结果表明,COD和NH4^+-N去除率均达93%以上,且错流速度对系统出水水质影响较小,但较高的错流速度容易使出水浊度增加。错流速度由0.56 m/s增至2.20 m/s,膜污染周期由10 d增至20 d,化学清洗频次减少,膜临界通量由30~40 L/(m^2·h)增至70~80 L/(m^2·h)。错流速度会改变膜表面污染阻力构成,而较高的错流速度容易使膜表面发生不可逆污染,不利于膜长周期操作运行。     

油水分离动态膜制备及分离放大实验研究

以管式陶瓷膜为基膜、以二氧化锆为涂膜颗粒,采取错流微滤方式制备7通道无机质基油水分离动态膜。在前期单通道实验研究的基础上,考察油水分离主要影响因素,如涂膜因素(涂膜流量、涂膜压差、涂膜温度及颗粒含量)和分离操作因素(操作压差、油水乳化液pH)对分离性能的影响。结果表明,随涂膜液流量、温度、颗粒含量和分离操作压差的增大,动态膜稳定渗透通量增大;而随着涂膜压差以及油水pH的增大,稳定通量则呈现先增大后减小的趋势。研究结果可为进一步开展的动态膜油水分离放大效应研究及工业化应用提供指导。     

陶瓷膜处理储运油泥废水实验研究

采用膜孔径0.05μm、0.2μm和0.5μm陶瓷膜处理储运油泥废水,研究考察了膜孔径、操作温度、跨膜压差、膜面流速对膜通量和油截留率的影响。实验结果表明,膜孔径0.2μm的陶瓷膜适宜于储运油泥废水的处理,在操作温度40℃,跨膜压差0.15 MPa,膜面流速4.66 m/s实验条件下,油截留率在98%以上。     

连续微滤用于海水净化的运行条件优化

采用连续微滤技术进行反渗透海水淡化预处理中试,通过正交实验考察连续微滤前处理工艺、过滤模式及膜通量、运行时间、反洗通量、反洗时间等运行条件对产水水质、单位净产水量跨膜压差增长量及产水率的影响,并对运行条件进行优化。结果表明,前处理工艺、膜通量和运行时间是影响单位净产水量跨膜压差增长量的显著因素,而过滤模式是影响产水率的主要因素。"混凝-沉淀-砂滤"作为前处理工艺可有效减少连续微滤进水的悬浮物含量;对外压式中空纤维膜而言,错流过滤减轻膜污染的效果不明显,宜采用死端过滤模式;其他优化运行参数为:通量40L/(m~2·h),运行时间30 min,反洗通量60 L/(m~2·h),反洗时间60 s。     

响应面法优化预涂动态膜处理城镇污水研究

为优化预涂动态膜工艺处理城镇污水处理厂二级出水膜污染的主要运行条件,首先通过单因素实验研究了硅藻土平均粒径、跨膜压差及涂膜液质量浓度对动态膜形成过程中膜通量的影响规律;其次采用Box-Behnken Design二阶模型优化设计多因素实验,通过回归模型建立及方差分析,得出优化条件及模型预测值;最后验证在该优化运行条件下模型的可靠性。结果表明,硅藻土平均粒径与跨膜压差之间的交互作用显著,各因素对膜平均通量的影响顺序依次为涂膜液质量浓度>硅藻土平均粒径>跨膜压差;根据模型方程得出的优化运行条件为硅藻土平均粒径23.75μm、跨膜压差0.08 MPa、涂膜液质量浓度0.39 g/L,膜平均通量达到36.85 L/（m2·h）,与预测值的误差为0.94%。因此,采用响应面法优化预涂动态膜工艺处理城镇污水处理厂二级出水是切实可行的。