原料颗粒形状对粉煤灰基陶瓷微滤膜通量的影响

以球形颗粒和非球形颗粒粉煤灰为原料,制备了对称陶瓷膜。讨论了膜的渗透性能。结果表明,膜的纯水通量和成膜颗粒的球形度成正比,球形颗粒制备的陶瓷膜平均孔径0.94μm,在0.1 MPa的跨膜压差下,纯水通量为11 306 L/(m~2·h),为非球形颗粒制备的陶瓷膜通量的1.13倍。球形颗粒粉煤灰同时表现出低成本原料优势和高通量颗粒形状优势。     

原料颗粒形状对粉煤灰基陶瓷微滤膜通量的影响

以球形颗粒和非球形颗粒粉煤灰为原料,制备了对称陶瓷膜。讨论了膜的渗透性能。结果表明,膜的纯水通量和成膜颗粒的球形度成正比,球形颗粒制备的陶瓷膜平均孔径0.94μm,在0.1 MPa的跨膜压差下,纯水通量为11 306 L/(m²·h),为非球形颗粒制备的陶瓷膜通量的1.13倍。球形颗粒粉煤灰同时表现出低成本原料优势和高通量颗粒形状优势。     

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。     

碳化硅陶瓷膜处理采油污水的中试试验

用0.02μm的多通道非对称性碳化硅陶瓷膜对采油污水进行了现场中试。在各种运行条件下,陶瓷膜出水SS<1.0 mg/L,油<10 mg/L,粒径中值<1.0μm。还考察了不同运行条件下陶瓷膜膜通量和跨膜压差的变化,以及强化混凝过滤对膜通量的影响。根据试验结果对陶瓷膜在采油污水处理中的进一步研究提出了建议,并对其工程应用前景进行了展望。     

陶瓷膜脱除磷酸溶液中的硫酸钙

湿法磷酸生产过程中常用絮凝沉降法脱除磷酸中的硫酸钙等固体杂质,除杂效果不稳定。采用孔径500 nm的陶瓷膜脱除磷酸生产过程中的硫酸钙杂质,考察了陶瓷膜在磷酸溶液中的稳定性,优化了陶瓷膜的操作条件,探讨了反冲对膜通量的影响。结果表明:随着腐蚀时间的延长,陶瓷膜抗折强度降低,腐蚀400 d后,其抗折强度仍大于45 MPa;在跨膜压差0.2 MPa,错流速率3 m/s,温度303 K,反冲压力0.5 MPa的条件下,陶瓷膜渗透通量在400 L/(m2·h)以上,渗透液浊度小于0.3 NTU;反冲可去除硫酸钙在膜面形成的滤饼污染,恢复膜通量。研究可为陶瓷膜在湿法磷酸生产中的工业化应用提供依据。     

陶瓷膜处理地表水的工艺

采用混凝沉降与陶瓷膜超滤的组合工艺处理地表水,考察操作模式、膜孔径、膜构型以及膜通量等对膜过滤性能的影响。结果表明:在恒压操作下,终端过滤的操作压差应小于0.075 MPa,对于孔径大于50 nm的陶瓷膜而言,膜通量随孔径变化不大;错流过滤的膜通量随孔径增大而增大;错流过滤的渗透通量是终端过滤的1.5～2.2倍。恒通量操作下,蜂窝陶瓷膜过滤性能优于19通道陶瓷膜,并在恒通量150 L/(m2.h)下稳定运行。混凝沉降-陶瓷膜组合工艺对浊度的去除率大于99%,对吸收254 nm波长紫外线有机物(UV254)的去除率大于47.7%,产品水的部分指标优于GB 5749—2006中的指标。     

基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏实验

目前采用多孔陶瓷膜进行膜蒸馏的技术已有不少研究，但由于膜本身的亲水特性，需要在使用前进行疏水改性，这增加了工序和成本，且疏水性随着使用过程逐渐减弱。因此，提出一种基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏方法，直接采用亲水性多孔陶瓷膜，通过泵的抽吸作用使膜内溶液形成负压，以防溶液渗出膜外。为探究负压式膜蒸馏的传热传质机理，通过实验对比了亲、疏水多孔陶瓷膜在不同工况下的传递特性。实验结果表明：当膜内负压值小于膜孔内溶液毛细力时，亲、疏水多孔陶瓷膜的膜孔内分别为溶液输运和水蒸气输运；当空气流量为22L/min、废水温度和流量分别为50℃和11L/h时，亲水膜的渗透通量在1.9～3.9kg/(m²·h)之间，而疏水膜的渗透通量仅为0.13～0.25kg/(m²·h)；亲、疏水多孔陶瓷膜的热效率分别在92%和55%左右，说明亲水性多孔陶瓷膜有着更高的热效率，陶瓷膜的较高热导率有利于提升亲水膜的膜蒸馏性能；脱硫废水流量对热质传递性能影响不大，随着空气流量或者废水温度的增加，膜渗透通量随之增加。     

陶瓷膜在高浊度给水处理中的试验研究

为了应对给水厂可能存在的高浊度水源风险,研究了陶瓷膜通量的变化规律,以及陶瓷膜过滤对原水浊度、颗粒数的去除效果。结果表明,膜通量基本随膜孔径增大呈上升趋势,过滤初期膜通量下降很快,运行10 min后逐渐稳定。当水源浊度为12 NTU时,4种孔径的膜通量较大,约为500～600L.m-.2h-1;当水源浊度升高为50～500NTU时,4种孔径的膜通量会变小,约为300～400 L.m-.2h-1。陶瓷膜的出水浊度随膜孔径的增大变化不明显,当水源浊度为12～500 NTU时,4种孔径陶瓷膜的出水浊度相近,约为0.1 NTU。>2μm的膜出水颗粒以2～5μm为主,约占总颗粒数的80%。当水源浊度为500 NTU时,5、10 nm孔径膜出水颗粒数变化不大,>2μm颗粒数约为30～80 CNT.mL-1,50、100 nm孔径膜出水>2μm颗粒数分别为215、346 CNT.mL-1。     

膜分离集成技术处理硫酸法钛白粉酸性废水的研究

采用膜集成处理工艺对硫酸法钛白粉酸性废水做了研究。结果表明:陶瓷膜可完全回收偏钛酸粒子,浓液中偏钛酸最高质量浓度达到130 g/L,清液中没有偏钛酸,渗透通量在500 L/(m2·h)以上。纳滤膜对亚铁离子的截留率达到了99.7%以上,清液中的亚铁离子含量为15 mg/L以下。处理后的水可作为洗涤偏钛酸的洗水回用。膜清洗后,陶瓷膜和纳滤膜都能完全恢复通量。     

臭氧-陶瓷膜生物反应器处理市政污水二级出水

以某大学生活污水二级处理出水为原水,考察了臭氧氧化耦合陶瓷膜生物反应器的污染物去除效果。结果表明,在陶瓷膜孔径为200 nm,跨膜压差为0.1 MPa,臭氧投加量为5 mg/L的工艺条件下,组合工艺对浊度、氨氮、亚硝态氮、CODMn和UV254的平均去除率分别为98.7%、97.3%、96.0%、41.2%和34.1%,对应的出水指标分别为0.08 NTU、0.07 mg/L、0.01 mg/L、2.50 mg/L和0.037 cm-1。相同运行周期内,直接使用陶瓷膜生物反应器过滤市政二级出水,膜通量下降26.7%;而臭氧-陶瓷膜组合工艺膜通量只减少了14.3%,说明臭氧-陶瓷膜生物反应器组合工艺可有效减轻膜污染,提高陶瓷膜使用效率。     

电场强化陶瓷膜超滤牛血清蛋白

以相对分子质量67 000的牛血清蛋白(BSA)为分离对象,通过膜通量、截留率、膜通量衰减程度和恢复率等膜参数的测定,考察了外加直流电场作用陶瓷膜(γ-Al2O3)的分离性能。结果表明,外加正电场陶瓷膜的膜通量和截留率都有所提高,20 V/cm时,分别提高了67%和46.8%,而膜通量衰减程度由84.64%降低到60.87%,经过"电场自净"的陶瓷膜,其膜通量的恢复率可达95%以上,能较大改善膜的抗污染性能。     

粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化深度处理煤气化废水研究

采用粉末活性炭为催化剂,构建粉末活性炭耦合陶瓷膜臭氧催化氧化反应器,并探讨其对煤气化废水的深度处理效能。结果表明,当粉末活性炭投加2 g/L、臭氧投加量为30 mg/L时,煤气化废水生化出水COD为125~143mg/L,去除率可达75%,ΔCOD/Δρ(O_3)可达1.3。在HRT为30 min、膜通量为50 L/(m~2·h)时,粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器出水COD可保持为50 mg/L左右。反应器中的臭氧可有效将临界通量从35~40 L/(m~2·h)提高至50~60/(m~2·h),跨膜压差降低35%~40%,使反应器膜装置稳定运行。粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化技术,可为煤气化废水深度处理提供有效的技术方案。     

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。     

硅铝粉体陶瓷膜分离过程分析及膜清洗方法探讨

分析了陶瓷膜分离低浓度硅铝粉体母液的过程,并探讨了膜清洗方法。多批次小试实验结果表明,物料浓缩10倍时,膜通量在300L/m2h左右且保持稳定,浓缩液中硅铝粉体浓度相应提高10倍左右。膜清洗首先考虑使用高温碱溶液或常温酸溶液,但单独的高温碱或酸并不能恢复膜通量,需两者组合清洗才能使膜通量恢复,酸碱的使用顺序不影响洗膜效果。由于常温下物料本身呈强碱性,因此常温碱对膜清洗没有效果。大批量实验结果表明,浓缩40倍后,膜通量虽有下降,但仍保持较好过滤性能。膜清洗后膜通量恢复,浓缩液中硅铝粉体含量符合要求,保证了实际工程的可行性。浓缩液循环实验表明,高浓度条件下长时间过滤,陶瓷膜仍然保持良好过滤性能。膜清洗后仍可恢复膜通量,保证了陶瓷膜使用寿命。     

陶瓷膜在反渗透进水预处理中的应用研究

以自来水为原水对砂滤-陶瓷膜装置连续供水,考察了膜通量随时间变化情况。试验结果表明：与传统的预处理方式相比,采用砂滤-陶瓷膜工艺可以长时间在较高膜通量下连续运行,通量为80L/h,并且在去除浊度、总铁、细菌等方面具有较明显的优势,出水浊度低于0.1NTU,总铁的去除率达到90%,细菌的去除率接近100%。因此,采用砂滤-陶瓷膜工艺作为反渗透膜的预处理在技术上是可行的。     

陶瓷膜分离钛硅分子筛的实验与模型计算

在面向过程的陶瓷膜材料设计理论模型的基础上,以TS-1钛硅分子筛悬浮液固液分离为应用体系,计算了陶瓷膜分离过程的操作条件与渗透性能的关系,与实验结果有良好的一致性.计算表明,对于平均粒径为290 nm的钛硅分子筛体系,陶瓷膜存在最优孔径区间(200~300 nm),使膜保持高渗透通量.孔径小于200 nm时膜通量随孔径增大而增大,孔径大于300 nm时膜通量随孔径增大而减小;采用孔径为200 nm的陶瓷膜过滤钛硅分子筛,渗透通量随时间的变化关系与模型预测结果一致,稳定通量达到800 L/(m2.h).     

光催化对多通道陶瓷膜错流超滤去除腐植酸膜污染的影响

为研究光催化作用对多通道陶瓷超滤膜去除水中腐植酸膜污染行为的影响,采用光催化陶瓷膜组合工艺,考察了不同光催化剂浓度下膜通量、污染物去除率、膜污染模式、膜污染阻力变化趋势以及在线反冲洗对膜通量变化的影响。结果表明:光催化可有效减缓陶瓷膜通量衰减程度,并提高污染物去除率;催化剂浓度为0.4g/L时膜通量衰减最小,最终相对膜通量达58.6%,催化剂浓度为0.6g/L时污染去除率最高,其中DOC为76.5%,UV254为87.3%,UV436为96.8%;光催化膜工艺在过滤初期经过短暂膜堵塞及过渡阶段后,膜污染以污染物在膜表面沉积为主;光催化可明显减低膜污染总阻力及可逆污染阻力;光催化作用下在线反冲洗对膜通量的恢复作用较小,但每次反冲前的膜通量衰减程度也小,使得在周期性在线反冲洗工艺中,光催化作用下的膜通量整体运行区间明显高于无光催化时的情况。     

陶瓷膜在奥利司他中间体利普斯他汀提取中的应用

采用陶瓷膜并通过酒精透析方式提取了亲脂性化合物利普斯他汀。根据陶瓷膜通量和乙醇耗量确定了利普斯他汀提取的基本参数：陶瓷膜孔径为50 nm、膜面流速为5 m/s、平均跨膜压力为0.10 MPa,发酵液浓缩倍数达到2倍时开始流加95%乙醇，乙醇流加速度和渗透液通量一致，维持循环罐液位不变，渗透液酒精浓度达到55度时开始收集渗透液，95%乙醇总用量为2倍体积，此时，利普斯他汀回收率达到95.0%,满足了生产需求。采用控制跨膜压力的方法显著提高了利普斯他汀渗透液通量，并为进一步提高陶瓷膜设备的渗透液通量及扩大适用范围提供了思路。     

无机陶瓷膜在植物油废水处理中的实验研究

植物油炼制及餐饮业均排出大量的含油废水,对环境造成严重污染。文中采用陶瓷膜技术处理植物油废水,实验考察不同膜材质和膜孔径对渗透通量和油截留率的影响,结果表明,孔径为0.2μm的氧化锆陶瓷膜适宜于植物油废水的处理。废水性质对膜分离性能的影响显著,随着油质量浓度、盐浓度的增大,膜稳定通量明显下降。在跨膜压差为0.15 MPa,操作温度30℃,错流速率为4 m/s下,膜稳定通量为150 L/(m2.h);实验条件下油截留率均在98%以上。     

炼油净化水结垢原因分析及膜法深度处理

对炼油厂净化水回用过程结垢原因进行分析,针对结垢成因采用陶瓷膜对净化水做深度处理,而经膜处理后净化水pH在6.9左右,净化水呈中性,试图使得炼油净化水达到工艺水回用目的.着重考察了膜孔径、操作压差、膜面流速、料液温度等对膜通量的影响.结果表明,孔径为50nm的氧化锆陶瓷膜处理炼油净化水其渗透通量高达800L·m~2·h~(-1),渗透液中COD小于200mg·L~(-1);体系的操作压差可控制在0.25MPa,较大的膜面流速大和料液温度有利于渗透通量的提高;膜污染的清洗采用在线反冲和离线化学清洗的方法,料液渗透通量可恢复到新膜的95%.