应用新型亲水性超滤膜分离含油工业废水的研究

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1、2009年10月第三届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集·69·应用新型亲水性超滤膜分离含油工业废水的研究葛洁1一，任吉中1一，杨凤林2(1．中科院大连化学物理研究所膜技术国家工程研究中心，大连116023；2．大连理工大学，大连116023)摘要：采用自主研制的新型亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜，进行了处理高浓度含油工业废水的实验研究．考察了亲水性聚醚砜超滤膜对三种不同含油废水体系的分离性能以及清洗效果．实验结果表明亲水性聚醚砜超滤膜具有较好的油水分离性能，膜的稳定通量超过30L／(m2·h)，油脱除率>95％，COD截留率>85％；采用不同清洗方法均能获得较佳

2、的清洗效果，其中选用特定的表面活性剂清洗可使膜通量的恢复率达到99％以上．此外，与疏水性的聚砜超滤膜进行了油水分离的多方面性能比较，亲水性聚醚砜超滤膜在运行稳定通量、膜污染度以及清洗后水通量恢复率等方面均表现出显著优势，说明其具有良好的耐污染性．关键词：亲水性；聚醚砜；超滤膜；．耐污染；油水分离中图分类号：TQ028．8文献标识码：A随着工业经济的迅猛发展，钢铁、冶炼和机加工等诸多行业的生产流程中都会产生大量的含油废水，如不经处理直接排放，势必对自然环境造成严重危害．传统处理含油废水的方法包括化学破乳、重力分离、溶气气浮等，不仅无法有效除油，而且投资大、能耗高、工

3、艺冗长且易造成二次污染，都难以得到理想的处理效果．而采用膜技术分离含油废水，则无需破乳和加药，具有高效节能、设备简单和成本低廉等突出优点，特别针对废水中稳定的乳化油分离效果良好，因而El益受到人们的青睐【l，2

4、．然而，目前膜污染问题是限制其规模化应用的最大瓶颈旧J．由于常用的油水分离膜多采用疏水性材料，极易造成严重的污染HJ，因此开发和应用亲水性强、耐污染的新型膜材料已成为当务之急．本论文采用自主研制的新型亲水性、耐污染的聚醚砜中空纤维超滤膜，进行了处理高浓度含油工业废水的实验研究，考察了亲水性聚醚砜超滤膜对三种不同含油废水体系的分离性能以及清洗效果．同时与疏水

5、性的聚砜超滤膜进行了比较，进而研究亲水聚醚砜膜材料的耐油污染性能，为拓展亲水性超滤膜在油水分离领域的应用奠定基础．1实验部分1．1含油工业废水的来源及预处理本文实验中选取了三种含油废水原料液(分别命名为1#，2#，3#废水样品)，均来自于某机械加工中心机床产生的废皂化液和废切削液，三者均为含高浓度乳化油及COD的工业废水。鉴于三种含油工业废水的样品溶液中均含有大量铁屑及其它颗粒状杂质，极易损伤膜组件或堵塞膜孔，因此在采用超滤膜分离前，先使用有效孔径为25舯的不锈钢滤网进行预处理，再进入实验装置操作运行．1．2中空纤维超滤膜及膜组件的制备亲水性中空纤维超滤膜：自制，

6、主要膜材料为聚醚砜(BASF公司生产)；选取10根20锄长亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜装填组件，两端用环氧树脂浇注，经完整性测试收稿日期：2009—09—03基金项目：大连市高新园区科技创新计划项目资助(2008)‘。作者简介：葛洁，女，博士研究生，从事膜分离过程研究．*通讯联系人(renjizhong@tbm．cn)·70·膜科学与技术2009正后制备小型实验用膜组件．中空纤维膜外径1．5rllrn，内径1．0rnnl。膜面积6．3×10-3m2．1．3超滤处理含油工业废水的流程及装置图实验流程示意图如图l所示．含油废水原料液经蠕动泵调节和流量计计量后，进入超滤膜

7、组件，根据需要控制操作压力和料液流量，测定中空纤维超滤膜组件的渗透液通量及组成．Balance图1亲水性聚醚砜超滤膜处理含油工业废水的实验流程示意图1．4中空纤维超滤膜性能的测试及分析方法1．4．1膜的渗透性能测试将制备好的膜组件安装在如图1所示的实验装置上，以内压错流方式操作，在一定压力下测定中空纤维超滤膜的渗透通量．渗透通量的计算公式为：J2西南式中，，为渗透通量，L／(m2·h)；Q为透过液体积，L；A为有效膜面积，n12；t为操作时间，h．1．4．2膜的截留性能测试本实验中原料液和渗透液中油浓度、ODD含量分别采用紫外分光光度法和重铬酸钾法进行检测．其中紫

8、外可见光光度计一型号为SPECORD50，德国Jena公司制造；化学耗氧量(CoD)测定仪一型号为5B一6(c)，兰州连华环保科技有限公司制造．油和COD截留率的计算公式为：a=蜘掣车坳×100％乙原料液式中，口为截留率；C为溶液中油浓度或COD值．2结果与讨论2．1操作条件对亲水性聚醚砜超滤膜分离性能的影响2．1．1操作压力和料液浓度对超滤膜通量的影响控制实验温度为25℃，膜面流速为1m／s，测定处理三种不同浓度含油废水料液时亲水PES超滤膜渗透通量随操作压力的变化，结果如图2所示．．f阜一‘g●一≤也2图2超滤膜处理含油废水时通量随操作压力的变化由图2可以看出

9、，超滤处理