一种高效中空纤维膜分离含油废水的应用分析-application analysis of an efficient hollow fiber membrane for separation of oily wastewater.docxVIP

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 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 300~400 mg/L 时，出水中 TOC 仅为 1~4 mg/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 400 mg/L、浓液回流量 106.0 L/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IAbstractMembrane technology for oil-water separation has great potential advantages, including simpler system, good effluent quality, high and stable removal efficiency, etc. However, the deterioration of membrane separation performance due to concentration polarization and membrane fouling has shielded many of these advantages and limited its more widespread applications of membrane separation technology in oily water treatment. Therefore, utilizing a membrane with excellent anti-oil ability to treat oily wastewater is desirable.In this study, we investigated the performance of a novel hollow fiber membrane prepared from polyvinylidene fluoride (PVDF) as the base material and a modified PVDF copolymer with hydrophilic and oleophobic segments as the additive for oil-water separation and examined its structure, wettability, mechanical property and surface charge of the prepared membrane samples. Permeate