聚偏氟乙烯超濾膜納米改性及其應(yīng)用研究.pdf

1、以無機(jī)納米氧化鋁（Al2O3）粒子與聚偏氟乙烯（PVDF）溶液共混，采用相轉(zhuǎn)化法流延成膜，制備無機(jī)改性有機(jī)高分子板式超濾膜。用杯式超濾裝置考察了無機(jī)納米粒子的含量對改性膜性能的影響。用接觸角測定儀測得膜與純水的接觸角用以表征膜的親水性的變化；膜的強(qiáng)度由強(qiáng)度測定儀測定；用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（JEM）和激光共聚焦掃描電鏡（CLSM）觀察了膜的表面孔分布和斷面孔的結(jié)構(gòu)及納米顆粒在膜中的分散情況；利用差熱分析儀（DSC）分析了無機(jī)Al

2、2O3與有機(jī)PVDF間的相互作用以及無機(jī)納米粒子添加對有機(jī)膜成膜機(jī)理的影響。結(jié)果表明，納米Al2O3的加入沒有改變有機(jī)膜的微觀結(jié)構(gòu)和成膜機(jī)理，在保持了PVDF有機(jī)膜原有特性的基礎(chǔ)上，改善了PVDF膜的表面親水性和膜強(qiáng)度，增強(qiáng)膜通量和抗污染性。
　　在油田含油污水處理中，用改性后的納米Al2O3－PVDF管式膜超濾膜裝置進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn)，出水中含油量小于0.7mg/L，懸浮固體小于0.5mg/L，TOC（TotalOrganicCar

3、bon）去除率達(dá)95％以上，COD（ChemicalOxygenDemand）去除率80－90%，濁度的去除率90%以上，固體顆粒的粒徑中值小于2μm。出水水質(zhì)達(dá)到了油田回注水標(biāo)準(zhǔn)，并且改性膜的出水指標(biāo)均高于未改性膜。通過掃描電鏡和原子力顯微鏡（AFM）對膜改性前后的污染情況進(jìn)行了觀察。并用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)合分析儀和能譜儀對兩種膜上的污染物進(jìn)行了微觀分析。結(jié)果表明，造成膜污染的物質(zhì)主要是有機(jī)聚合物和無機(jī)礦物質(zhì)，且改性膜所吸附的污染物的種

4、類和數(shù)量都少于未改性膜。為了了解污染膜清洗后的通量恢復(fù)情況，試驗(yàn)采用不同的藥劑對污染膜進(jìn)行了化學(xué)清洗。結(jié)果表明，堿性藥劑清洗后，膜通量恢復(fù)得較好，用濃度1%、pH=10的OP-10的表面活性劑進(jìn)行化學(xué)清洗后，可使膜通量恢復(fù)率達(dá)96.5%。
　　Field模型是廣泛應(yīng)用于超濾過程膜污染的數(shù)學(xué)模型，實(shí)用的Field模型包括濾餅過濾模型、完全堵塞過濾模型和中間堵塞過濾模型。試驗(yàn)運(yùn)行條件不同，膜污染所適用的模型不同。運(yùn)用改性膜現(xiàn)場處理含油

5、污水試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，對Field模型中的三種污染機(jī)理進(jìn)行了選擇和分析，發(fā)現(xiàn)完全堵塞過濾模型最適合于本試驗(yàn)操作條件下的膜污染情況，并在此模型的基礎(chǔ)上建立了適用于超濾處理含油污水的通量隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)方程。根據(jù)方程所計(jì)算的膜通量的數(shù)值與實(shí)際測得的通量值相吻合，通過所建立的數(shù)學(xué)方程可以很好的預(yù)測通量隨時(shí)間的變化趨勢，對含油污水的超濾膜處理過程具有重要的參考價(jià)值。
　　對日產(chǎn)水300m3規(guī)模的超濾處理含油污水裝置進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評價(jià)，在制水成本上改