中空纖維超濾膜處理油田含油污水的研究-wu

1、第18卷第2期1998年4月膜科學(xué)與技術(shù)MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGY Vo1.18No.2Apr.1998中空纖維超濾膜處理油田含油污水的研究王靜榮吳光夏吳開芬任冬偉(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京100085摘要采用不同材料的中空纖維超濾膜對(duì)油田污水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究1研究了料液循環(huán)速度、操作壓力、操作溫度和料液濃縮倍數(shù)對(duì)膜透過(guò)性能的影響, 探討了不同清洗方法對(duì)膜透過(guò)性能的恢復(fù)效果1在原液含油量為100m g/L以上, 進(jìn)口壓力為0.16MPa, 0.08MPa 時(shí), 膜的透水通量可達(dá)15ml cm -2h -1以上, 應(yīng)用不同的清洗方法可達(dá)到較好的效果1關(guān)鍵詞含

2、油污水中空纖維膜清洗分類號(hào)TE375.61, 人類對(duì)石油的需求量與日俱增, 隨之增加, 每升含油污水含油量在幾十至幾百毫克, 超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(10m g/L , 為了保護(hù)環(huán)境和水資源, 開展對(duì)含油污水的研究具有非常重要的意義1目前已有的常規(guī)處理方法, 如隔油法、粗?；?、浮選法、離心分離法等具有一定的除油效果, 但都存在著明顯的缺點(diǎn), 不易在工業(yè)上推廣應(yīng)用11超濾法處理含油污水, 不需加任何藥劑, 設(shè)備緊湊, 操作簡(jiǎn)單, 出水水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn), 適于工業(yè)規(guī)模的使用21聚砜(PS 、氯甲基化聚砜(CMPS 、 季胺化聚砜(QMPS 、聚砜共混、聚丙烯腈(PAN 中空纖維超濾膜, 自制;N

3、aOH 、HCl 、十二烷基硫酸鈉, 北京化工廠生產(chǎn); 中空纖維膜組件裝置, 自制11. 2實(shí)驗(yàn)方法采用外殼長(zhǎng)100cm, 內(nèi)徑2.5cm, 耐溫較好的 材料制成中空纖維膜組件, 運(yùn)行中自動(dòng)控溫, 離心泵循環(huán)料液裝置流程見圖1312結(jié)果和討論2. 1膜材料的選擇1實(shí)驗(yàn)1. 1材料及儀器選擇了7種膜材質(zhì)的中空纖維膜組件, 對(duì)含油污水進(jìn)行8h 運(yùn)行試驗(yàn), 膜性能見表11圖1超濾流程示意圖收稿日期:1997-11-20第一作者:女,49歲, 工程師26膜科學(xué)與技術(shù)第18 卷表1不同纖維膜性能比較3膜材質(zhì)PS 共混(單皮層 PS 共混(雙皮層PS PAN CMPS QMPS PS/SPS作壓力的升高,

4、 膜的透水速度增加, 固定進(jìn)出口壓差衰減率/%純水水通量/mlcm -2h -1含油污水水通量/mlcm -2h -1為0.08MPa, 進(jìn)口壓力控制在0.160.18MPa 即可1操作壓力過(guò)高, 動(dòng)力消耗較大, 并影響膜的使用壽命 13含油污水通量為料液循環(huán)運(yùn)行8h 的起始和終止數(shù)據(jù)1由表1數(shù)據(jù)可知, 不同材質(zhì)的中空纖維膜處理含油污水時(shí)透過(guò)性能不同, 衰減速度也不同, 度越小, ,7為(雙皮層 (由于膜耐熱性較差, 經(jīng)70, 膜被損壞,PS/SPS膜雖然衰減程度較小, 但透水通量偏低, 因此, 都不適用于含油污水的處理1其他5種膜材質(zhì)可作為含油污水處理使用12. 2料液溫度對(duì)膜的透水性能的影

5、響試驗(yàn)中固定進(jìn)口壓力0.16MPa, 出口壓力為0.08MPa, 改變料液溫度, 考察溫度對(duì)透水速度的影響1實(shí)驗(yàn)表明, 隨著料液溫度的升高, 透水速度增加, 其結(jié)果見圖21考慮到膜的壽命和現(xiàn)場(chǎng)含油污水的溫度, 本實(shí)驗(yàn)選擇了料液溫度55 131PS 共混(單皮層 ; 31PS 共混(雙皮層 ;41CMPS2. 4料液濃縮倍數(shù)對(duì)膜性能的影響料液溫度保持在55, 進(jìn)口壓力為0.16MPa, 出口壓力為0.08MPa, 料液濃縮倍數(shù)逐漸增大, 即被截留物質(zhì)量增加, 透過(guò)液中含油量不變, 透過(guò)液速度逐漸下降, 這是因?yàn)殡S料液濃度增加中空纖維內(nèi)壁的濃差極化現(xiàn)象愈加嚴(yán)重, 造成透水通量下降, 見圖4 1圖4

6、料液濃縮倍數(shù)對(duì)膜性能的影響11QMPS 膜;21PS 共混膜(單皮層 ; 31PS 共混膜(雙皮層 ;41CMPS 膜2. 5膜的清洗與恢復(fù)圖2料液溫度對(duì)膜性能的影響11PS 共混膜(單皮層 ;21PS 共混膜(雙皮層 ;31CMPS 膜;41QMPS 膜在實(shí)驗(yàn)中, 含油污水連續(xù)地通過(guò)中空纖維膜, 料液中的微粒、膠體等雜質(zhì)吸附和沉積在膜表面或膜孔內(nèi), 使膜的透水通量衰減1因此, 為減緩膜的污染, 必須尋找有效的清洗方法, 使膜的透水通量達(dá)到較好的恢復(fù)1本實(shí)驗(yàn)采用了不同的清洗液和清洗方法對(duì)4種膜進(jìn)行了清洗試驗(yàn), 結(jié)果列于表2a 、2b 12. 3壓力對(duì)膜的透水通量的影響試驗(yàn)中采用的操作壓力直接影

7、響膜的透水性能1由圖3可以看出, 料液溫度為55時(shí), 隨著操第2期王靜榮等:中空纖維超濾膜處理油田含油污水的研究27表2a 膜的清洗與恢復(fù)3清洗劑和清洗方法透過(guò)液清洗純水清洗蠕動(dòng)泵清洗0.1mol/LNaOH清洗0.1mol/LHCl清洗十二烷基聯(lián)苯磺酸鈉清洗純水恢復(fù)率/%3結(jié)論1 經(jīng)過(guò)對(duì)膜材料的選擇, 采用CMPS 、QMPS 、PS 共混(單皮層 、PS 共混(雙皮層 的中空纖維膜處理含油污水效果較好12 適宜的操作條件是:溫度為55以上, 進(jìn)口壓力為0.16MPa, 出口壓力為0.08MPa, 含油水水通量可達(dá)1525ml cm -2h -113 通過(guò)用不同清洗劑進(jìn)行清洗實(shí)驗(yàn),CMPS

8、、QMPS 膜采用0.1mol/LHCl作清洗劑, 膜的恢復(fù)效果較好;PS 共混單皮層和雙皮層的膜采用0.1mol/LNaOH , ; 恢復(fù)率均可3清洗時(shí)間為20min, 清洗劑溫度為701表2b 膜的清洗與恢復(fù)3清洗劑和清洗方法透過(guò)液清洗0.1mol/LNaOH0.1mol/LHCl清洗十二烷基聯(lián)苯磺酸鈉清洗含油水恢復(fù)率/%達(dá)1, 可、其它小分子雜質(zhì)、鹽等, 透過(guò)液清澈透明, 為超濾法處理油田含油污水提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)15 膜的清洗需進(jìn)一步研究, 提高清洗效果和膜的恢復(fù)率1參考文獻(xiàn)3清洗時(shí)間為20min, 清洗劑溫度為7011李永發(fā), 李陽(yáng)初, 孫亮, 等. 含油廢水處理技術(shù)綜述. 水從表2a

9、和表2b 結(jié)果可以看出, 采用0.1mol/LNaOH 溶液作為清洗劑對(duì)PS 共混(單皮層 、PS 共混(雙皮層 的膜清洗效果較好; 采用0.1mol/LHCl溶液作為清洗劑對(duì)CMPS 和QMPS 膜清洗效果較好, 純水通量均可恢復(fù)到70%以上1處理技術(shù),1991,17(1 :12劉廷惠, 吳光夏, 張東華, 等. 超濾法處理含原油污水的研究. 環(huán)境化學(xué)學(xué)報(bào),1986,6(4 :4553王靜榮, 吳光夏, 王正軍, 等. 超濾法處理乳化油廢水的研究. 環(huán)境化學(xué),1997,18(4 :53Thetreatmentofoil 2containedwastewaterinoilfieldbyholl

10、owfiberUFmembraneWan g Jin gron g , Wu Guan gxia , Wu Kaifen , Ren Don gwei(ResearchCenterforEco Abstract Thetreatmentofoil2EnvironmentalSciences,ChineseAcadem yofSciences,Bei jing 1000852containedwastewaterinoilfieldwasstudiedb yhollowfiberUFmembranemadefromdifferentialmaterials.Theeffectsofthefeed

11、in gcirculationrate,o peratin gtem perature,o peratin g pressure,concentrationtimesonmembrane permeabilit ywereinvesti gated.Thecleanin gmethodofhollowfiber UFmembranewasstudied.Whentheoilcontentinwastewaterwasover100m conditionswere:temperature55,inlet pressure0.16MPa,outlet bemaintainedat15mlg L -1,thes