注水站超滤膜的清洗方案浅析

某注水站是该油田首家将膜过滤技术引入油田注水过滤工艺中的,根据注水站超滤岗来水水质及其所用超滤装置的膜组件实际生产情况,分析了超滤膜的污染原因。根据实际生产情况及分析,考察了反冲洗和化学清洗对超滤膜的清洗效果,反冲洗能一定程度的恢复膜通量,但随着时间的延长,单纯的水力冲洗不能完全恢复膜的通量,而化学清洗能够有效地恢复膜通量,但由于成本过高,最终确定综合清洗为超滤膜清洗的最佳方案。     

高分子超滤膜表面活性层污染过程的数值模拟

在高分子超滤膜污染机理分析的基础上,结合连续性方程,建立了基于Darcy定律、对流扩散方程以及吸附动态方程的污染过程数学模型;通过有限元模拟,得到了膜厚度方向渗透通量的时间演变特点,并揭示了溶液性质以及膜物性参数对膜渗透通量的影响规律;进而分析了膜渗透通量减小的原因,可以为生产实践提供参考。     

外加磁场下聚砜-Fe_3O_4复合超滤膜的孔径变化

以无磁性聚砜超滤膜为对照,采用液-液界面法,以水-正丁醇体系为对象,对不同磁场强度下,聚砜-Fe3O4磁性复合超滤膜的孔径变化规律进行了研究。结果表明,在不同磁场下,2张空白聚砜膜的孔径无显著变化,3张聚砜-Fe3O4复合膜的孔径变化显著且趋势相同,即0T~0.4 T时,平均孔径随场强增大而增大,0.4T~1.2T时,平均孔径随场强增大而减小。纯水通量实验结果显示,不同磁场对膜通量影响的变化趋势与所测孔径变化相吻合。     

超滤膜法浓缩薏苡仁多糖提取液

研究了薏苡仁多糖的超滤膜法提取液浓缩和除小分子杂质过程,并对膜工艺过程的浓差极化及膜污染展开分析,在此基础上对膜清洗进行了尝试,得到适合的膜清洗工艺.在四种陶瓷超滤膜中,截留分子量为150 kDa的超滤膜最适合于薏苡仁多糖提取液浓缩;当压力在0.13~0.21 MPa,温度在20~60℃时,压力和温度的提高均有利于超滤膜通量的增大,但也会加剧膜通量的下降;在超滤过程中,膜污染阻力随着时间的延长而不断增大,而浓差极化效应则不断减小;采用热水,碱洗和次氯酸钠清洗后,膜水通量能够恢复到实验前的水平.     

活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响

采用相转化法制备聚砜(PSF)超滤膜,通过正交实验确定了较优的制膜条件,并用活性炭填充制备了共混的聚砜超滤膜,考察了活性炭加入量对膜的水通量、牛血清白蛋白(BSA)截留率及孔隙率的影响,以及操作条件对填充膜性能的影响。结果表明,最优化制膜条件为:添加剂聚乙二醇(PEG-400)含量为8%,蒸发时间为60s,纯水作为凝固浴,在此条件下制得的膜水通量达到212.6L/(m2.h),BSA截留率为84.1%。活性炭填充对膜水通量和截留率有明显影响,在活性炭含量为0.5%～1.5%时,膜通量随操作压力增大而增大,而截留率变化不大。     

青霉素发酵液平板膜超滤的操作条件研究

选定了超滤处理青霉素发酵液的流程．通过实验确定了平板膜实验装置超滤过程的操作条件，包括搅拌转速、操作压力、流量比等．测定了膜通量随操作时间和滤液体积的变化情况．     

超滤-反渗透双膜法用于中水回用的中试研究

针对钢铁企业污水处理站出水回用时存在含盐量高的问题,采用超滤-反渗透双膜法对出水进行深度处理.试验考察了武钢污水处理站出水水质对超滤膜通量、跨膜压差和膜面流速的影响,确定了超滤反洗周期,分析了超滤膜的污染情况,经双膜法深度处理后的产水电导率保持在20μS/cm以下,平均除盐率为96.9%.     

厌氧膜生物反应器在食品废水处理中的应用研究

分别采用小试规模(50 L/d)外置错流管式厌氧膜生物反应器和中试规模(20 t/d)浸没式厌氧旋转膜生物反应器进行了食品厂废水的处理实验研究.结果表明,加入超滤膜单元提高了厌氧系统的总有机物去除率及甲烷产量,使系统出水水质更加稳定;外置错流式超滤膜随运行时间的延长通量明显下降,而旋转式超滤膜可通过膜片旋转速度提高和保持膜通量;浸没式旋转膜组件的运行能耗较外置管式膜组件至少降低30%;但不同形式的厌氧膜生物反应器对氨氮和总磷去除能力有限,需进一步处理.     

平板超滤膜法在分离纯化天然牛磺酸中的应用

介绍了天然牛磺酸提取工艺中存在的问题及膜分离技术,研究了4种不同规格超滤膜在章鱼下脚料中提取天然牛磺酸中的应用,从膜通量、蛋白去除率、牛磺酸收率、膜污染和膜清洗等各方面考察了不同材质、不同切割分子量的平板超滤膜分离性能.得出了1#平板超滤膜(MWCO 30 000 g/mol,CA)为从章鱼下脚料中分离牛磺酸的较佳分离膜.     

不同孔径陶瓷膜硅烷改性及油水分离性能研究

具有低表面能的疏水陶瓷膜常用于含水油液分离,而渗透通量的提高是提升膜分离过程经济性的关键.本文通过有机硅烷接枝改性制备疏水陶瓷膜,研究硅烷改性对不同孔径陶瓷膜结构及油水分离性能的影响。以孔径为1 000 nm、100 nm、10 nm的3种陶瓷膜为研究对象,考察不同孔径陶瓷膜硅烷化改性前后膜表面微观形貌、润湿性及渗透阻力的变化,评价3种孔径疏水陶瓷膜在溶剂、酸碱等环境下的稳定性,并将3种孔径硅烷改性的陶瓷膜用于油包水乳液分离.结果表明,孔径越小的膜硅烷化改性后渗透阻力增幅越大,尤其是当孔径达到10 nm,改性前后渗透阻力相差近3倍;原膜孔径对改性膜润湿性影响不大,且均表现出良好的耐溶剂性、耐酸碱性.低压高流速的操作方式有利于提高改性膜通量;对于水含量1 000μL/L的W/O乳液,3种改性膜对水的截留率均超过93%,渗透液水含量低于70μL/L,其中1 000 nm改性膜通量最高,达375 L/(m²·h),而10 nm膜更不易被污染;对于水含量10%(体积分数)的W/O乳液,1 000 nm改性膜污染非常严重,通量迅速下降为14.1 L/(m²     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

操作压力和溶液组成对蛋白质在超滤过程中的膜污染的影响

研究了操作压力和溶液组成(溶质浓度、pH值和水质硬度)对牛血清蛋白在超滤过程中发生的膜污染的影响,同时使用扫描电子显微镜观察了实验所用的超滤膜的结构.研究发现,在膜过滤的过程中,存在着极限膜通量,增大操作压力和进水中蛋白质浓度只能加速膜污染的速度,但不能增强最后的膜污染程度;增大溶液的pH值,以及减小水质硬度,都能够减轻蛋白质在超滤过程中的膜污染程度.     

粉末活性炭导入超滤系统去除水中天然有机物的性能研究

通过对比研究单独超滤系统和粉末活性炭导入超滤膜系统(PAC leading-in UF)发现,投加PAC后通量下降趋势有所减缓,但并不能显著地减缓膜污染并获得高通量,说明PAC吸附的溶解性小分子有机物不是造成膜污染的主要因素,而是在膜表面形成了"次级膜".试验中发现导入系统可显著提高对天然水中腐殖酸的去除效果,去除率可达到94%.此外在导入系统投加钙盐后可明显改善膜污染,达到有效控制膜通量的下降趋势的目的.     

用于膜蒸馏苦咸水淡化的PTFE疏水膜实验研究

利用目前国内生产的PTFE疏水膜,以自来水、盐水溶液作工质进行了多层并接气隙式膜蒸馏实验,比较了几种膜的分离性能,研究了料液温度、料液流量、浓度对膜渗透通量的影响,各种膜的通量稳定性及污染情况.实验结果表明:4#膜在长期自来水、盐水实验中通量、电导率都较稳定,特别是在后期实验中,通量最大;而孔径大、涂层薄的1#膜在前期实验中通量较大,而随运行时间增长,通量有所下降,特别是盐水实验中,截留率低,电导率高,因此不适合淡化苦咸水用,综合来看4#膜性能较好.实验后各种膜表面的污染情况较严重,都有黄色沉积物.     

超滤膜净化水库水试验研究

用中空纤维超滤膜处理哈尔滨附近B水库水,以替代混凝、沉淀、砂滤的传统自来水生产方法,研究生产饮用水的新工艺.研究了原水温度、浊度、操作压力和混凝剂的加入量对膜通量的影响.研究发现超滤膜通量与膜进水浊度的对数成反比,跨膜压力增大、适当加入混凝剂,膜通量增加.超滤出水和传统工艺的出水进行了比较,超滤膜出水浊度小于0.2 NTU,明显好于传统工艺的出水浊度.对超滤处理后的出水水质进行了全分析,超滤对铁、铝、锰、色度、好氧量、总有机碳等均有较好的处理效果,完全满足饮用水水质的标准.     

超滤操作条件对超滤膜清洗效率的影响

超滤操作条件直接影响膜面滤饼层的厚度和密度,从而间接影响污染膜的化学清洗效率.针对聚砜超滤膜-谷氨酸发酵液体系,着重考察超滤溶液pH值、离子强度、污染时间以及超滤压力对清洗效率的影响.结果表明,超滤pH值从2.77升高到7.00时,清洗效率升高到99.48%;但pH值进一步升高到9.00时,发酵液中的菌体和蛋白质及膜表面均带强大负电荷,由于静电排斥使得清洗剂中的有效成分———阴离子表面活性剂难以接近污染层,清洗效率降低,从pH 7.00的99.48%降低到pH 9.00的82.71%;超滤时间越长,剪切力的作用使膜面滤饼越致密,清洗变得困难,超滤1 h的清洗效率为99.73%,而3 h的清洗效率为57.92%;超滤压力为0.05 MPa时清洗效率为86.49%,压力升高到0.08 MPa时,清洗效率达99.48%,即低压范围内,超滤压力大,清洗效率高;清洗效率随超滤溶液离子强度增大而增大.     

梯度氧化铝膜对生活污水的净化处理

利用自制的梯度氧化铝膜管对生活污水进行了净化处理 ,研究发现孔径沿径向梯度变化的氧化铝膜不形成膜孔淤塞 ,容易清洗 ,截留下的污染物停留在控制层表面 ,经机械清洗后截流率和通量可近 10 0 %恢复 .操作压力低于 0 .17MPa时 ,膜通量随压力的升高明显增加 ,大于 0 17MPa后 ,压力对膜通量的影响不明显 .0 3MPa的操作压力下 ,膜通量随时间急速下降 .合适的操作压力是 0 1～ 0 17MPa ,稳定通量是 0 7～ 1.6m3/ (m2 ·h) .控制层孔径介于0 .1～ 0 .35μm的梯度氧化铝膜管对生活污水的BOD5的去除率达 83%、CODCr的去除率达6 7% ,大于 0 .1μm固体悬浮物的去除率达 10 0 % ,污水的浊度由 4 2°降到 4° ,处理后的颜色为无色 .     

煤基多孔炭膜去除压载水中微藻的研究

针对船舶压载水转移所引起的外来生物入侵问题, 开发了以廉价煤为原料经挤压成型、炭化等工艺制备出煤基管状多孔炭膜。分别采用扫描电镜和气体泡压技术对煤基炭膜的微观形貌和孔结构特性进行表征, 并详细考察了压载水处理过程中微藻种类、跨膜压差、错流速率以及微藻密度对处理效果的影响。实验结果表明, 煤基炭膜表面光滑, 孔隙结构发达, 孔径均一, 这非常有利于处理压载水中微藻。压载水中微藻尺寸越大, 膜的稳定通量越小; 增大跨膜压差, 膜的稳定通量增幅变缓, 尤其对含有小球藻和叉鞭金藻的模拟压载水, 因其尺寸与炭膜平均孔径相近, 容易受压变形进入膜孔形成膜内污染, 变缓程度更为明显; 增大错流流速可增大膜表面剪切力, 减少微藻在膜表面堆积, 提高炭膜的稳定通量; 提高藻液密度, 加重膜表面污染, 降低膜的稳定通量。经炭膜处理后, 渗透液中均未检出微藻的存在, 显示出煤基多孔炭膜在船舶压载水处理领域具有潜在的应用前景。     

Effect of PAC addition on immersed ultrafiltration for the treatment of algal-rich water

The aim of this study was to evaluate the effect of powdered activated carbon (PAC) addition on the treatment of algal-rich water by immersed ultrafiltration (UF), in terms of permeate quality and membrane fouling. Experiments were performed with a hollow-fiber polyvinyl chloride ultrafiltration membrane at a laboratory scale, 20-25°C and 10 L/(m(2) h) constant permeate flux. UF could achieve an absolute removal of Microcystis aeruginosa cells, but a poor removal of algogenic organic matter (AOM) released into water, contaminants responsible for severe membrane fouling. The addition of 4 g/L PAC to the immersed UF reactor significantly alleviated the development of trans-membrane pressure and enhanced the removal of dissovled organic carbon (by 10.9±1.7%), UV(254) (by 27.1±1.7%), and microcystins (expressed as MC-LR(eq), by 40.8±4.2%). However, PAC had little effect on the rejection of hydrophilic high molecular weight AOM such as carbohydrates and proteins. It was also identified that PAC reduced the concentrations of carbohydrates and proteins in the reactor due to decreased light intensity, as well as the MC-LR(eq) concentration by PAC adsorption.     

纳米TiO2对不同材料超滤膜结构与性能的影响

选用聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、酚酞聚醚砜(PES-C)3种不同的高分子材料,用浸没沉淀相转化法制备了一系列不同纳米TiO2含量的纳米TiO2复合膜,并通过扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),水接触角测试及超滤实验考察了纳米TiO2对膜的结构及性能的影响.结果表明,纳米TiO2与高分子超滤膜的复合显著改善了膜的亲水性.在截留率较高且基本保持不变的情况下,3种超滤膜的纯水通量和BSA溶液通量都得到了不同程度的提高.而由EDS分析可知,经过一定的时间,膜表面的TiO2会部分脱落,TiO2粒子与膜表面结合的稳定性问题不容忽视.在选用的3种材料中,TiO2粒子与PES-C膜表面结合较为牢固,且复合后BSA溶液通量的增幅最大,通量衰减较小,具有更好的膜结构和性能.