一种高效中空纤维膜分离含油废水的应用研究

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1、苏州科技学院硕士学位论文（全日制专业学位）一种高效中空纤维膜分离含油废水的应用研究学生姓名：刘坤朋指导教师姓名：白仁碧专业领域：环境工程研究方向：水污染控制与理论苏州科技学院环境科学与工程学院二○一四年十二月MasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyTheapplicationstudyofaneffectivehollowfibermembraneinoilywastewaterseparationMasterCandidate:LiuKunpengSupervisor:BaiRenbiMajor:Environm

2、entalEngineeringResearchArea:WaterpollutioncontrolandtheorySuzhouUniversityofScienceandTechnologyDecember,2014苏州科技学院硕士学位论文摘要摘要膜分离技术处理含油废水，具有系统简单、出水水质好、分离效果稳定、能耗低等特点，但由于浓差极化和膜污染导致的的膜分离性能下降限制了其技术优势的发挥，采用具有抗油污染性能的膜处理含油废水是一个可行的解决方法。本论文以聚偏氟乙烯（PVDF）和一种具有高亲水高疏油特性的添加剂为原料制备的改性的中空纤维膜为对象，评价了其基本性能，考察了膜处理模拟含油废

3、水过程中膜通量和截留率的变化规律，并通过正交实验优化操作条件；分析过滤过程中阻力来源，构建通量预测模型，并对处理实际含油废水过程中的通量变化进行预测。研究结果表明，所采用的改性后的膜具有致密皮层和指状孔支撑层，膜表面表现出高亲水和高疏油特性，且膜表面带负电，同时膜具有优良的耐化学腐蚀性和耐氧化性。以正十六烷为油的模型化合物，评价该改性膜处理含油废水过程中的通量和截留率的变化规律。结果显示，在实验条件范围内，通量与原液温度成正相关；跨膜压差越大，初始通量越大，通量衰减越快；浓液回流量越大，膜的通量越大，且通量衰减程度越小；在进水TOC浓度为300~400mg/L时，出水中TOC仅为1~4mg

4、/L，油分截留率达到99.0%以上；通量衰减仅通过水力清洗即可完全恢复，且经多次重复使用和水力清洗，通量恢复率仍能保持在95.0%以上。以渗透通量、通量衰减率、出水总有机碳浓度为考核指标，对改性膜处理含油水进行四因素三水平正交实验，实验条件范围内最优操作条件为：跨膜压差0.06MPa、进液温度35℃、进液油分浓度400mg/L、浓液回流量106.0L/h。采用阻力叠加模型，分析了该改性膜油水分离过程中的阻力来源，结果表明：在油水分离过程中的阻力主要来自膜本身的阻力，约占86.0~94.0%，其中通量下降主要由浓差极化和可逆污染引起的，通过简单的物理清洗即可去除。在以上研究基础上，采用改性膜

5、处理某棕榈油厂的棕榈油废水，在实验条件范围内COD的去除率约为58.3%，浊度的去除率达到97.2%，通量衰减率仅为4.1%。采用改性膜处理某机械加工厂的机械切削乳化液废水，在实验条件范围内，COD的去除率达到89.0%，TOC的去除率达到97.2%，有效实现破乳和油水分离，出水中几乎不含乳化液滴，通量衰减率为7.2%。根据模拟油废水的油水分离结果构建了油水分离通量预测模型，该模型能够较为准确的预测改性膜处理棕榈油废水、机械切削乳化废液过程中的通量变化。关键词：亲水性和疏油性，改性PVDF膜，含油废水处理，膜阻力模型I苏州科技学院硕士学位论文AbstractAbstractMembrane

6、technologyforoil-waterseparationhasgreatpotentialadvantages,includingsimplersystem,goodeffluentquality,highandstableremovalefficiency,etc.However,thedeteriorationofmembraneseparationperformanceduetoconcentrationpolarizationandmembranefoulinghasshieldedmanyoftheseadvantagesandlimiteditsmorewidespre

7、adapplicationsofmembraneseparationtechnologyinoilywatertreatment.Therefore,utilizingamembranewithexcellentanti-oilabilitytotreatoilywastewaterisdesirable.Inthisstudy,weinvestigatedtheperformanceofanovelhollowfibe