动态膜的形成机理及其水处理性能研究

以陶瓷管为载体,对高岭土动态膜的形成及其污水处理性能进行了详细的研究.实验中采用错流过滤方式涂膜,考查了跨膜压差、涂膜液浓度、错流速度及涂制时间等对动态膜形成的影响.通过对实验数据分析可知,动态膜形成初期10～13 min,膜的形成过程可用标准过滤模型描述,在此期间颗粒堵塞载体膜管孔道,致使渗透液通量急剧减小;之后,膜的形成过程符合滤饼过滤模型,这一阶段颗粒主要在载体膜管内壁面沉积,渗透液通量缓慢下降直至基本稳定.制备的动态膜可用于处理城市污水厂二级出水,动态膜对浊度去除率基本上为100%,对COD也有一定的去除作用.     

二氧化钛动态膜在油水乳化液分离中的应用研究

以多孔管式炭膜为载体制备二氧化钛动态膜并开展动态膜分离油水乳化液的研究,考察了载体孔径对动态膜的截留率和稳定渗透通量的影响。实验结果表明,动态膜处理油水乳化液的截留率在98%以上,渗透液浓度低于8.3mg·L-1,达到国家环保排放要求;稳定渗透通量随载体孔径的增大先减小后增大。在实验基础上,提出了动态膜稳定渗透通量衰减率(FDR)的概念,并将FDR的变化趋势与动态膜类型进行关联研究。分析发现,FDR随载体孔径的增大先增大后减小,动态膜由完全堵塞过滤型过渡为中间堵塞过滤型;用中间堵塞过滤型动态膜过滤油水乳化液时,随着载体孔径的增大,渗透通量衰减变缓。     

油水分离动态膜制备及分离放大实验研究

以管式陶瓷膜为基膜、以二氧化锆为涂膜颗粒,采取错流微滤方式制备7通道无机质基油水分离动态膜。在前期单通道实验研究的基础上,考察油水分离主要影响因素,如涂膜因素(涂膜流量、涂膜压差、涂膜温度及颗粒含量)和分离操作因素(操作压差、油水乳化液pH)对分离性能的影响。结果表明,随涂膜液流量、温度、颗粒含量和分离操作压差的增大,动态膜稳定渗透通量增大;而随着涂膜压差以及油水pH的增大,稳定通量则呈现先增大后减小的趋势。研究结果可为进一步开展的动态膜油水分离放大效应研究及工业化应用提供指导。     

错流微滤制备动态膜过程中细微颗粒沉积机理

以煤基炭膜为基膜,以ZrO₂为涂膜颗粒,在实验研究的基础上对错流微滤过程中沉积颗粒进行受力分析,分别建立径向颗粒的可能沉积临界粒径模型、轴向上颗粒的可能移动临界粒径模型和圆周方向的颗粒可能滚动临界粒径模型。并以温度、错流速率、渗透通量为主要影响参数,分别对3种临界粒径模型进行模拟研究,探讨颗粒沉积机理。结果表明,压力增大(渗透通量提高)、温度降低以及错流速度降低,都可增大动态膜层厚度;由于净重力的影响,在水平膜管内圆周方向动态膜膜层厚度分布不均匀通过增加错流速率可明显减小此种差异;模拟结果与实验结果的一致性证实了所建模型的可靠性。     

陶瓷膜基高岭土动态膜制备和油水分离

以管式陶瓷膜为基膜、以高岭土为涂膜材料制备无机质基动态膜并用于油水分离。采用灰色关联分析法,得到动态膜制备和油水分离过程中操作条件对油水分离稳定通量的关联次序,并以此为基础,研究其中的涂膜条件对动态膜分离性能的影响。结果表明:随着流量、涂膜时间、涂膜压差和涂膜液质量浓度的增大,油水分离稳定通量均呈先增后减的趋势;最佳涂膜操作条件为:流量80 L/h、涂膜时间25 min、涂膜压差0.14 MPa、涂膜液质量浓度0.5 g/L;与基膜直接油水分离相比,动态膜能较好地减轻膜污染,增大油水分离稳定通量。文中还提出了动态膜油水分离影响因子R的概念,以考察涂膜参数对油水分离稳定通量的影响程度,进一步验证了灰色关联分析结果的可靠性。     

优化设计制备动态膜及其对印染废水的深度处理

以陶瓷膜为载体，高岭土为涂膜材料制备用于深度处理印染废水的动态膜，采用正交试验设计，考察动态膜制备的影响因素对出水通量和COD去除率的影响大小，通过方差分析，对制备条件进行优化，得出性能较佳的动态膜制备条件为涂膜粒径6000目．涂膜浓度0．7g／L，涂膜时问30min，跨膜压差0．1MPa，错流速度1m／s。再考察了运行条件对渗透通量和COD去除率的影响，确定了合适的运行条件为操作压力0．10MPa，错流速度1．5m／s。用动态膜深度处理的印染废水可以回用于水质要求不高的印染前工序或车间冲洗水等。     

陶瓷膜管外壁预涂动态膜形成特性研究

以错流外压方式在陶瓷膜管外壁面制备高岭土预涂动态膜,讨论了跨膜压差、涂膜液浓度、错流速度及操作温度对膜通量、涂膜量及吸附层与动态膜层阻力比的影响。结果表明:高错流速度下形成的动态膜层较密实,适合处理含细小颗粒物的废水;高压跨膜差下涂膜容易造成基膜的污染;低跨膜压差及高涂膜液浓度下需要较长的涂膜时间,跨膜压差在0.15~0.25MPa范围内较适宜;低涂膜液浓度下形成的动态膜层较薄,抗污染性能较差,涂膜液质量浓度在0.3~0.4g/L下较合适;升高温度易使高岭土颗粒物向陶瓷膜管外壁面沉积和孔内扩散,其中较大高岭土颗粒物更容易向陶瓷管外壁面沉积,形成较松散的动态膜层。     

ZrO2中孔膜的制备及其耐酸碱腐蚀性能

以正丙醇锆为前驱体,通过颗粒溶胶路线制备ZrO2溶胶,并以此溶胶制备出稳定的制膜液. 采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为70 nm的片状a-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的孔径小于10 nm的中孔ZrO2陶瓷膜,详细考察了烧成温度对ZrO2粉末和ZrO2中孔膜性能的影响. 在450℃的烧成温度下制备出孔径约为7 nm的ZrO2中孔膜,该膜对PEG的截留分子量为19500,在原料液侧压力为0.76 MPa、温度(23±1)℃条件下,纯水渗透通量为30~35 L/(m2×h). 经HNO3(pH=2)和NaOH(pH=13)溶液动态腐蚀后的ZrO2中孔膜对PEG截留分子量的变化表明,所制ZrO2膜具有较高的耐酸碱腐蚀性能.     

预涂动态膜处理乳化油废水及膜的清洗研究

研究了预涂动态膜制备工艺条件对乳化油废水处理效果的影响及其清洗工艺。结果表明:用预涂动态膜处理乳化油废水具有较好的处理效果,较宽孔径范围的基膜都适合制备动态膜,最佳涂膜液质量浓度、跨膜压差和错流速度分别为0.4 g/L、0.2 MPa和1.5 m/s;若基膜纯水通量衰减率80%,重新涂膜时可不必清洗基膜,否则必须清洗基膜。采用氢氧化钠洗+盐酸洗+超声的清洗工艺,基膜纯水通量可恢复到98%以上。     

PTFE平板微孔膜用于渗透蒸馏浓缩茶多酚的研究

采用"挤出-压延-拉伸"法,通过改变纵向拉伸倍数,制备出平均孔径为0.25～0.80μm,孔隙率为46.9%～78.3%的4种疏水PTFE平板微孔膜。制备得到的PTFE平板微孔膜具有"纤维-结点"的网状微孔结构。随着纵向拉伸倍数的增加,微孔膜结构中的结点变小,纤维变细,孔径和孔隙率增大,孔隙分布更均匀。分别以茶多酚水溶液和CaCl2溶液为进料液和渗透液,进行渗透蒸馏浓缩实验。研究了膜孔径、渗透液和进料液的浓度、流速等对渗透通量和截留率的影响。结果表明,增大PTFE平板微孔膜孔径、提高渗透液的浓度以及进料液和渗透液的流速可提高渗透通量。整个实验过程中,4种PTFE平板微孔膜对茶多酚的截留率均能保持在99.9%以上,且不受操作条件的影响。