碳化硅陶瓷膜在油水分离中的应用研究

以孔径为0.1μm的碳化硅陶瓷膜,在跨膜压差0.2MPa、温度20℃、伴有固定时间间隔的反冲洗浓排条件下,通过死端过滤处理含油废水.结果表明,膜通量大,出水质量满足<碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法>标准(SY/T-532994)的要求,可以作为回注水;且膜简易清洗后,通量可100%恢复.     

预处理剂对陶瓷膜表面性质及渗透通量的影响

考察了不同预处理剂对陶瓷膜表面性质及渗透通量的影响,结果表明:表面活性剂的加入,使陶瓷膜表面的负电性以及亲水性得到提高,膜渗透通量从100L/(m2·h)提高到200L/(m2·h);碱式氯化铝中Al3+在膜表面的吸附,导致膜表面呈现正电位,相应的膜渗透通量只有50L/(m2·h);吸附剂对渗透通量的影响主要体现其在乳化废水中表面电位的不同,呈负电性的二氧化硅有利于渗透通量的提高,而呈正电性的氧化铝会导致膜通量的下降.     

陶瓷膜法处理退浆废水工艺研究及工业化装置运行评价

针对以聚甲基丙烯酸甲酯为主要成分的退浆废水,采用孔径为50nm的陶瓷膜过滤,实现废水的资源化利用.采用两级串联先循环后浓缩的操作方式.循环过滤时,拟稳态通量为423L/(m2·h)和453L/(m2·h).循环结束后进行浓缩,浓缩倍数达到22倍时通量为66L/(m2·h)和54L/(m2·h);膜对COD的截留率为87.5%,产水浊度低于1NTU,废水中的氢氧化钠等小分子物质均透过膜层进入渗透液;膜污染是以聚甲基丙烯酸酯在膜表面形成滤饼为主;碱洗及酸洗膜通量恢复至新膜的95%以上.陶瓷膜出水回用于生产过程;工业化陶瓷膜运行稳定,经济效益显著.     

陶瓷膜表面接枝改性及其在膜蒸馏过程中的应用

以二甲基二氯硅烷为改性剂,采用表面接枝方法制备疏水性Al2O3陶瓷膜,并将其应用于NaCl溶液的气隙式膜蒸馏过程。利用傅立叶红外光谱仪、接触角测定仪和SEM对改性膜进行表征。结果发现,改性剂成功接枝聚合到陶瓷膜表面;改性陶瓷膜具有良好的疏水性能;改性前后膜表面形貌和孔径没有明显变化。实验测得改性陶瓷膜的液体进入压力(LEP)为0.11MPa。膜蒸馏结果表明,渗透通量随溶液温度和流量的增大而增大、随溶液浓度的增大而减小;溶液温度是影响过程的主要因素;NaCl截留率98.53%。研究结果证明,用二甲基二氯硅烷改性的陶瓷膜完全可用于NaCl溶液的膜蒸馏过程。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构及耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐蚀性,采用氢氧化钠-六偏磷酸钠-醋酸钙电解液,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生长含有钙、磷的陶瓷膜,研究了醋酸钙浓度对陶瓷膜的厚度、表面粗糙度、形貌、成分、相组成及其在模拟体液中耐蚀性的影响。结果表明:陶瓷膜主要为MgO相,且含有Ca和P;膜层表面具有多孔结构;增加电解液中醋酸钙浓度,膜层变厚,粗糙度先增大后减小,Ca含量增多;陶瓷膜使镁合金的耐蚀性提高;电解液加入醋酸钙后,制得的膜层耐蚀性下降,含0.4 g/L醋酸钙的电解液制得的膜层的耐蚀性在含Ca膜层中最好。     

超声波强化陶瓷膜分离实验研究

在频率为21 kHz 功率为20 w的超声波辅助作用下采用两种不同孔径的陶瓷膜(0.2μm和50 nm)过滤3种不同的原水.实验结果表明:超声波对陶瓷膜滤过程的强化效果因膜污染机理不同而不同.在以沉积过滤(滤饼层)为主的膜过滤过程,超声强化是积极的,声空化、声冲流以及他们引起的浓差极化作用减弱,是导致膜通量提高的主要原因;而以堵塞过滤(膜孔窄化模型)为主的膜滤过程,超声的作用是消极的,超声作用使得更多的溶质进入和吸附于膜孔,从而导致膜通量减少.对地表原水,超声强化积极作用占优,0.2μm和50 nm陶瓷膜膜通量分别提高8.2%和5.1%.     

膜技术处理含油废水的研究

介绍了膜技术在含油废水处理中的特点和应用前景,针对含油废水的性质,探讨了膜类型的选择、操作压差、膜面流速、操作温度、膜污染及清洗等因素对膜技术处理含油废水的影响.通常情况下,操作压力过大时,膜通量随压力变化较小,而低于该压力时,膜通量随操作压力的增大而提高;膜面流速和温度对膜通量的影响和操作压力的影响类似;膜经过合适的清洗可以基本恢复膜通量.还介绍了膜技术在油田含油废水处理中的实例和存在的问题,并进一步指出今后的发展方向是研究开发经济、高效的污水处理技术,尤其是膜技术和微生物法结合处理油田含油废水的技术.     

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     

一体式陶瓷膜生物反应器膜构型的选择

对于一体式陶瓷膜生物反应器,选择6种有代表性构型的多通道陶瓷膜进行了通量和运行稳定性方面的比较.结果表明:在纯水体系中,随着构型中渗透侧、原料侧面积比的增大,通量也增大;通道直径为4 mm的膜管由于易造成通道堵塞而不适合用于过滤活性污泥混合液;在相同的通量下运行,与产水通道相邻的渗透通道数量越多,其承担的工作负荷就越分散,该构型在运行中也就更有利于TMP(跨膜压差)的长期稳定;外膜的存在对于一体式陶瓷膜生物反应器的稳定运行是有意义的,有利于渗透通量的提高.综合考虑渗透通量以及过滤活性污泥体系的稳定性,4号构型的膜管较适合应用于一体式陶瓷膜生物反应器.     

油水乳液污染纳米TiO_2改性Al_2O_3陶瓷膜的化学清洗

研究了采用碱性复合清洗剂通过一次清洗工艺对油水乳化液污染的纳米TiO2改性Al2O3陶瓷微滤膜进行化学清洗的可行性.通过通量恢复率、油截留率、SEM和FT-IR等分析手段表征了制备的复合清洗剂对改性陶瓷膜的清洗效果及化学清洗对纳米TiO2改性效果的影响.结果表明,采用制备的复合清洗剂对油水乳化液污染的改性陶瓷膜进行清洗后,可有效去除膜污染物,表现出良好的清洗效果,且清洗过程不会明显影响纳米TiO2对Al2O3陶瓷膜的改性效果.工业应用试验表明,冷轧乳化液含油废水污染的改性陶瓷膜,经碱性复合清洗剂清洗后,膜纯水通量恢复率和油水渗透通量恢复率分别可达到96.9%和98.1%.     

陶瓷膜处理炼油厂"三泥"水相的研究

采用陶瓷微滤膜对“三泥”水相进行处理．通过渗透液油含量的测定,证明此方法能明显地降低传统方法仰处理的水相的油,尤其是乳化油的含量．同时,确定了合适的膜孔径,研究了操作压力、膜面流速和操作温度对渗透通量的影响．为炼油厂“三泥”的处理提供了一种新的方法．     

纳滤深度处理抗生素制药废水膜污染及其控制研究

采用Osmonics的DK和DL纳滤膜对抗生素制药废水进行深度处理.对纳滤膜污染的影响因素进行了考察.结果表明,在相同条件下,DK膜的通量随时间的下降幅度小于DL膜,截留率大于DL膜.随着溶质浓度或溶液温度的升高,纳滤膜的通量下降幅度增大,截留率增大.采用ATR-FTIR及EDX分析膜面污染物质,并结合水质分析结果可知,3 h纳滤过程中引起膜污染的主要物质是硫酸钙、碳酸钙等无机物.为了控制膜污染,考察了在原料液中添加药剂对膜污染的影响.结果表明,添加盐酸或柠檬酸能使膜通量下降减缓,却使截留率降低;添加EDTA能使膜通量下降减缓,并使截留率增大.添加药剂后,膜面污染物的红外吸收峰被削弱,钙、硫和氧元素的质量百分比降低.其中添加EDTA后,膜面红外谱图及元素组成与清洁膜最接近.     

碳化硅多孔陶瓷支撑体表面涂层研究

采用悬浮粒子浸浆法对碳化硅多孔陶瓷支撑体表面进行氧化铝涂层研究,探讨了支撑体的孔径、表面粗糙度以及支撑体与膜的匹配性对涂层完整性的影响;考察了涂层前后对气体渗透通量的影响.用SEM分别观察了涂层的表面和断面形貌.结果表明,支撑体孔径分布窄、孔径与悬浮粒子大小相匹配,支撑体表面平整光洁,且与膜的性质匹配时,可获得完整无开裂的涂层.     

A novel bird-nest-like air superoleophobic/superhydrophilic Cu(OH)2-based composite coating for efficient oil–water separation

An air superoleophobic/superhydrophilic composite coating with a unique structure was fabricated by oxidation and further modification of the copper mesh, and its design principle was clarified. This unique bird-nest-like configuration gives it instant superhydrophilicity due to the high surface roughness and high polar surface free energy components, while air superoleophobicity is caused by its extremely low dispersive surface free energy components. Furthermore, a water-resistance mechanism was proposed whereby a polyelectrolyte plays a critical role in improving the water-resistance of fluorosurfactants. It can separate oil–water mixtures with high efficiency (98.72%) and high flux (25185 L·m⁻²·h⁻¹), and can be reused. In addition, our composite coating had certain anti-acid, anti-alkali, anti-salt and anti-sand impact performance. More importantly, after being soaked in water for a long time or being exposed to the air for a long time, it still retained ultra-high air oil contact angle and showed excellent stability, which provided the possibility for practical applications. Thus, these findings offer the potential for significant practical applications in managing oily wastewater and marine oil spill incidents.     

Development of surface finish during the polishing of porcelain ceramic tiles

Polishing tests on a laboratory scale have been used to simulate and study the industrial polishing process for unglazed porcelain ceramic tiles. Tile surface quality was assessed in terms of roughness and optical gloss. Tests with a sequence of progressively smaller silicon carbide abrasive particles showed a general trend of decreasing roughness and increasing gloss during the process. The coarser abrasives (larger than 400 grit number) caused the major change in surface roughness, while the finer abrasives (smaller than 400 grit number) produced the major change in gloss. In these materials the maximum gloss achievable by polishing is limited by the porosity of the ceramic. The rate of material removal during polishing with a coarse abrasive obeyed an Archard-type wear law, being linearly proportional to applied load, although load had little effect on the surface roughness attained after different durations of polishing. In contrast, load had a significant effect on gloss, with higher loads leading to higher values of gloss. The development of both roughness and gloss with polishing time is well described by quantitative empirical models involving a simple exponential function. The same model for gloss evolution is also shown to apply to data reported from industrial-scale polishing experiments in previous work.     

Purification of oily wastewater by ultrafiltration

Investigations have been carried out for purification of oily wastewater by a combination of ultrafiltration/reverse osmosis processes. A tubular ultrafiltration system using cellulosic and non-cellulosic membranes was tested with typical oily wastewater collected from harbour and simulated emulsion without any pretreatment. Both membrane types produced a permeate with an oil content generally less than 10 mg/dm³. Rejection of chemical oxygen demand (COD) is 80% for ultrafiltration treatment. The permeate is generally of acceptable quality for direct sewer discharge. For further treatment of UF permeate, reverse osmosis was applied with tubular B1 PCI modules using cellulose acetate membranes. The rejection of COD after ultrafiltration/reverse osmosis treatment increased up to 98.5% and total dissolved solids (TDS) to 95.7%. Reverse osmosis treatment will permit reuse of the treated water as process water.     

膜吸收法应用于氨氮废水净化的研究

在去除废水里氨氮的3种膜吸收方式中,吸收式膜吸收法能在最短时间内将水中氨氮降至较低水平.因此,它被认为是最有效的方法.研究表明,废水的pH是影响传质系数的最主要因素;氨氮浓度对膜通量影响较大,氨氮浓度越高,氨的膜通量越大;废水中氨氮或盐量较高时,能有效抑制水的渗透蒸馏通量,减弱对吸收液的稀释作用.通过运用吸收式膜吸收法对以无机污染物为主的高氨氮废水和以有机污染物为主的剩余氨水处理效果作对比研究,进而得出以下结论:膜吸收法适用于处理含盐量较高、中温、油性污染物含量较低的高氨氮废水.最后还初步探讨了膜的污染和再生情况.     

含油污水陶瓷膜处理工艺的数值模拟

陶瓷膜污水处理技术近年来在油田含油污水领域得到了迅速发展,跨膜压差、处理温度以及油滴和悬浮颗粒的浓度都直接关系到膜处理时对离散相粒子直径的选择性和处理效果.运用Fluent计算软件在微观上对含油污水的处理条件(包括跨膜压差、温度以及含油污水的浓度)进行了数值模拟研究,结果表明,在适当的跨膜压差下,提高污水处理温度,减小含油污水浓度(进行污水预处理)可以减小膜污染的程度,从而明显地提高污水处理的效果.