陶瓷膜的污染與清洗

本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,介紹陶瓷膜的清洗工藝,并通過(guò)比較試驗(yàn)獲得優(yōu)化的清洗方案。

采用超濾膜處理油田采出污水,通過(guò)陶瓷膜和籃式過(guò)濾器上無(wú)機(jī)垢的組成及陶瓷膜sem形貌分析,研究了陶瓷膜清洗過(guò)程中藥劑及離子濃度的變化、跨膜壓差的變化等參數(shù),考察了膜運(yùn)行過(guò)程中的跨膜壓差和產(chǎn)水量的變化情況。確定了具有針對(duì)性的堿洗-絡(luò)合劑洗-氧化劑洗三步法清洗對(duì)污染的zro2陶瓷膜進(jìn)行40℃低溫清洗。中試試驗(yàn)結(jié)果表明清洗后,陶瓷膜高、低壓端膜通量恢復(fù)率分別為97.1%和116.8%,膜運(yùn)行時(shí)間68h。該方法重復(fù)性好,在成本控制、操作條件及清洗效果等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

膜污染已經(jīng)成為陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的瓶頸之一,為了提高膜通量的恢復(fù)率,增加陶瓷膜使用壽命,需要對(duì)污染的陶瓷膜進(jìn)行合理有效的清洗。采用多種常見(jiàn)的化學(xué)試劑進(jìn)行清洗。結(jié)果表明,先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%c18h29o3sna清洗5min,再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%naoh清洗15min,最后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%hno3清洗10min為最佳清洗方案,膜通量的恢復(fù)率可以達(dá)到96.2%,工藝較簡(jiǎn)單,適用于實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用。

研究了在不同操作壓力下乳酸菌發(fā)酵液的滲透通量隨時(shí)間的變化,以及污染后的陶瓷膜的清洗情況,同時(shí)也考察了用陶瓷膜分離乳酸菌發(fā)酵液的效果。結(jié)果表明,滲透通量與操作壓力、時(shí)間有密切關(guān)系；清洗過(guò)程中,純水的溫度、清洗劑的濃度以及清洗時(shí)間等都會(huì)影響膜通量的恢復(fù)率。

膜生物反應(yīng)器(mbr)是廢水生化處理與膜分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一項(xiàng)新技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)采用無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)生活污水進(jìn)行處理,考察了不同的清洗劑對(duì)膜管的去污能力。結(jié)果表明,0.5%naoh和7.5%的h2o2對(duì)膜管的清洗具有良好的清潔效果;處理生活污水導(dǎo)致的膜污染主要是由生物、有機(jī)物及膠體等物質(zhì)所引起的。

探討處理廢乳化液后的無(wú)機(jī)陶瓷膜的污染和清洗情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用堿洗-酸洗交替的方式是有效的。膜管在使用的兩個(gè)月內(nèi),通過(guò)采用合理的清洗方式膜通量可穩(wěn)定地保持在600～700l/(m2·h)。

對(duì)大慶油田采油五廠zro2陶瓷膜超濾處理油田采出污水中試裝置進(jìn)行了一步清洗法的可行性研究,討論和分析了3種一步清洗方案的效果。研究表明,全滲透清洗時(shí)間長(zhǎng)短和藥劑的加入方式對(duì)清洗效果有重要的影響。試驗(yàn)在全滲透清洗20min,無(wú)滲透清洗100min,藥劑一次性加入的清洗條件下,能夠獲得高、低壓端通量恢復(fù)率分別高于75%和90%,無(wú)反沖下膜正常運(yùn)行時(shí)間不少于50h,反沖下運(yùn)行260h。清洗方案合適的條件下,一步清洗法是完全可行、可靠的,具有操作過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn),工業(yè)應(yīng)用前景良好。

陶瓷膜用于高溫尾氣凈化的研究進(jìn)展

研究了平均孔徑0.2μm的陶瓷膜對(duì)含雜質(zhì)溶劑油的微濾過(guò)程,選用不加水和加0.5%(ω)水2種料液,考察了操作時(shí)間、跨膜壓差、錯(cuò)流速度、溫度和鋁粉含量對(duì)膜通量及鋁粉截留率的影響,研究了反沖操作、濃縮和污染膜清洗過(guò)程.結(jié)果表明,不加水較加水料液的膜通量明顯增大;隨操作時(shí)間延長(zhǎng),膜通量下降至穩(wěn)定,鋁粉截留率迅速增大至100%;跨膜壓差增大或溫度升高使穩(wěn)定通量增大;錯(cuò)流速度增大,穩(wěn)定通量先升高之后不變;鋁粉含量越高,膜通量越低.適宜的操作參數(shù)為跨膜壓差0.16mpa、錯(cuò)流流速3.9m/s和溫度40℃.反沖操作能有效提高膜通量;濃縮過(guò)程中膜通量快速下降至平緩階段再較快降低,凈化溶劑油澄清透明;采用0.15%(ω)洗潔精和0.25%(ω)硝酸清洗可使通量恢復(fù)到新膜通量的94.9%.

研究了陶瓷膜技術(shù)分離純化綠原酸提取液的過(guò)程?？疾炝瞬煌僮鲏毫ο陆疸y花綠原酸提取液的滲透通量隨時(shí)間的變化以及單種清洗劑、多步清洗、組合清洗的清洗效果,同時(shí)還研究了綠原酸提取液超濾膜的最佳清洗條件。結(jié)果表明,滲透通量與操作壓力、時(shí)間有密切關(guān)系;過(guò)濾綠原酸提取液后膜污染的最佳清洗條件為清洗時(shí)間5min,清洗壓力0.2mpa。

對(duì)陶瓷膜處理乳化懸浮液過(guò)程中膜清洗工藝進(jìn)行了研究。考察了清洗工藝如動(dòng)態(tài)清洗、溫度、清洗劑濃度、操作方式等對(duì)膜層清洗效果的影響,確定了適宜的清洗工藝參數(shù)。研究結(jié)果表明:用透過(guò)液或低濃度料液在常溫下對(duì)污染膜進(jìn)行清洗后,可使膜通量恢復(fù)達(dá)初始通量的96%以上;停止工作后的膜后處理工藝中,清洗劑濃度對(duì)清洗效果的影響不大,但應(yīng)將清洗劑在高速流動(dòng)狀態(tài)下來(lái)清洗油污較為適宜。

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)陶瓷膜運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)操作參數(shù)的分析,分別得到影響膜通量和cod去除率的各個(gè)參數(shù)相關(guān)度大小排序分別為:跨膜壓差>濾液粒徑>濾液濃度>過(guò)濾時(shí)間>錯(cuò)流速度;跨膜壓差>濾液濃度>過(guò)濾時(shí)間>錯(cuò)流速度>濾液粒徑。通過(guò)對(duì)過(guò)濾液粒徑2.09μm,流速1.0m/s,時(shí)間20min,跨膜壓差不同的情況,進(jìn)行跨膜壓差和過(guò)濾液濃度的實(shí)驗(yàn),尋找合適的最佳運(yùn)行操作壓力為0.15mpa?；疑治鼋Y(jié)果表明,跨膜壓差和過(guò)濾液濃度是影響膜通量和cod去除效果的關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,把以上2個(gè)因素作為主控因素,對(duì)延長(zhǎng)陶瓷膜使用壽命和保證cod良好去除效果均有重要意義。

基于我國(guó)能源與環(huán)境的嚴(yán)峻狀況,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(ustc)固體化學(xué)與無(wú)機(jī)膜研究所申辦了第97次香山科學(xué)會(huì)議(1998年6月),以"新型固體燃料電池"為主題,確立了我國(guó)固體氧化物燃料電池(sofc)的正確研發(fā)路線.數(shù)十名師生十年來(lái)的勤奮、創(chuàng)新性工作,取得了豐碩成果,把sofc推向了高性能陶瓷膜燃料電池(cmfc)新階段.特別是,基于實(shí)用化導(dǎo)向與"逆主流思考",研究發(fā)展了相應(yīng)關(guān)鍵材料和低成本制造技術(shù),為其實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ).通過(guò)這一研究歷程的回顧和對(duì)這種本世紀(jì)高效綠色能源的前景展望,作為向中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)50周年校慶的獻(xiàn)禮.

采用0.05μm陶瓷膜對(duì)洗浴污水進(jìn)行分離效果試驗(yàn),對(duì)比過(guò)濾前后洗浴污水常規(guī)指標(biāo)的變化情況,分析膜通量的變化規(guī)律。探究膜污染后膜通量恢復(fù)的最佳條件,運(yùn)用物理、化學(xué)及物理化學(xué)聯(lián)合方法進(jìn)行清洗,得出最佳的清洗方法。試驗(yàn)結(jié)果表明,0.05μm的陶瓷膜對(duì)洗浴污水的濁度、懸浮物、cod、bod、微生物去除效果較好,洗浴污水循環(huán)過(guò)濾后可就地直接回用于池水;膜通量恢復(fù)方法中,利用單步物理清洗和化學(xué)清洗正交試驗(yàn)得出物理-化學(xué)復(fù)合清洗的最佳條件,即先超聲5min,再用2%的檸檬酸反沖洗30min,清洗后膜通量恢復(fù)率高達(dá)99%。

陶瓷膜-生物反應(yīng)器處理生活污水的研究 張洪宇　范益群　馬三劍1　徐南平　時(shí)　鈞 ξ (南京化工大學(xué)化工學(xué)院,南京,210009) 摘　要　用陶瓷微濾膜組裝的膜生物反應(yīng)器,在低流速下對(duì)生活污水進(jìn)行處理。選擇了適宜膜孔徑的微濾膜,制 定了一套有效的陶瓷膜恢復(fù)方法。在膜面流速為1.6ms,操作壓差為0.1mpa條件下,研究了絮凝劑加入對(duì)過(guò) 程穩(wěn)定通量的影響。結(jié)果表明:無(wú)絮凝劑時(shí)膜穩(wěn)定通量為89.2l?m-2?h-1?mpa-1,易引起多通道的堵塞。添 加不同量fecl3絮凝劑后,膜穩(wěn)定通量分別提高了122.9%、238.0%。 關(guān)鍵詞　微濾膜　陶瓷膜　膜生物反應(yīng)器　生活污水　絮凝劑 中圖分類(lèi)號(hào)　tq051.8+93 　　膜生物反應(yīng)器(mbr)是本世紀(jì)60年代發(fā)展 起來(lái)的一

油田開(kāi)采已發(fā)展到了后期,對(duì)油田注水水質(zhì)要求越來(lái)越高,原污水深處理工藝滿足\"8.3.2\"水質(zhì)的污水以無(wú)法滿足部分油層的注水需求,a聯(lián)合站引進(jìn)陶瓷膜過(guò)濾設(shè)備,滿足扶揚(yáng)油層注水水質(zhì)水量需求。陶瓷膜作為污水處理的新型設(shè)備,應(yīng)用于生產(chǎn),本文通過(guò)膜的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,對(duì)陶瓷膜的濃差極化污染和膜面污染進(jìn)行了詳細(xì)的探討,解釋了膜為什么會(huì)污染并應(yīng)用了物理方法和化學(xué)方法加以控制。

本實(shí)驗(yàn)采用固態(tài)粒子燒結(jié)法和溶膠-凝膠法,在以α-al2o3為主要原料的圓形多通道管式陶瓷支撐體上成功地制備出了性能良好al2o3非對(duì)稱(chēng)復(fù)合陶瓷膜微濾管。通過(guò)sem、epma分析,微濾陶瓷管膜層表面中有均布的氣孔、窄的孔徑分布。并探討了擠出工藝制度、鍍膜工藝制度、熱處理制度對(duì)制備非對(duì)稱(chēng)陶瓷膜微濾管性能的影響。

采用膜孔徑為50nm的陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾方式,對(duì)堿性高濃度有機(jī)洗滌廢水進(jìn)行9個(gè)周期的膜通量衰減及反向脈沖清洗再生實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)設(shè)計(jì)膜污染阻力構(gòu)成實(shí)驗(yàn),測(cè)算膜污染總阻力及其構(gòu)成比例。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膜固有阻力比例較低,濃差極化污染較弱,rt和rc+rirf污染阻力穩(wěn)定性較高,膜堵塞形式兼有孔內(nèi)堵塞和濾餅過(guò)濾;選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的稀鹽酸和0.2%的草酸溶液膜清洗效果均較好,清洗時(shí)間為3min,脈沖時(shí)間和頻率為3s/5s。

利用硅藻土的多孔性，成功地制備了平均孔徑為２．５μｍ，孔隙率為０．３９的多孔陶瓷膜管?？疾炝斯柙逋恋牧６确植?，料漿固含量等條件對(duì)生坯性能的影響，探討了適宜的生坯煅燒升溫速度及最終煅燒溫度。

微孔陶瓷是一種無(wú)機(jī)非金屬材料,具有耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊、孔徑分布均勻,而且狹窄,成本低,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用于食品和生物制品的過(guò)濾、提純及電解液的過(guò)濾、氣體除塵及工業(yè)污水曝氣裝置中。

用經(jīng)磷酸緩沖液處理后的多孔陶瓷膜作為固定化酶的載體,采用物理吸附法固定木瓜蛋白酶.試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)溶液酶質(zhì)量濃度為1.0~2.0mg/ml、ph7.0、固定2h時(shí),固定化酶活力最高達(dá)111.1u/g,活力回收達(dá)57.9%.固定化酶反應(yīng)最適ph為6.0~8.0,最適溫度為60~70℃,70℃下保溫4h活力仍保持在50%以上,半衰期54d.試驗(yàn)證明,多孔陶瓷膜吸附能力強(qiáng)、吸附速度快,制備的固定化木瓜蛋白酶的ph穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、貯藏穩(wěn)定性明顯優(yōu)于溶液酶.

在陶瓷膜設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中,需要周期性地對(duì)膜元件進(jìn)行反沖洗,以保證出水正常和延長(zhǎng)膜元件使用壽命。從恒壓過(guò)濾、恒通量過(guò)濾兩方面出發(fā),分別以追求系統(tǒng)最大有效透水率和最大經(jīng)濟(jì)效益為目的,結(jié)合實(shí)際操作中通過(guò)試驗(yàn)所確定的反沖洗周期,在確保陶瓷膜設(shè)備的正常運(yùn)行的條件下,提出了陶瓷膜最佳反沖洗周期的計(jì)算和取值方法。所得的最佳反沖洗周期可作為實(shí)際應(yīng)用中的參考,對(duì)于實(shí)現(xiàn)陶瓷膜設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行和指導(dǎo)陶瓷膜設(shè)備的自動(dòng)化控制具有一定的理論意義。