中空纤维超滤膜处理油田含油污水的研究-wu

1、第18卷第2期1998年4月膜科学与技术MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGY Vo1.18No.2Apr.1998中空纤维超滤膜处理油田含油污水的研究王静荣吴光夏吴开芬任冬伟(中国科学院生态环境研究中心, 北京100085摘要采用不同材料的中空纤维超滤膜对油田污水进行了实验研究1研究了料液循环速度、操作压力、操作温度和料液浓缩倍数对膜透过性能的影响, 探讨了不同清洗方法对膜透过性能的恢复效果1在原液含油量为100m g/L以上, 进口压力为0.16MPa, 0.08MPa 时, 膜的透水通量可达15ml cm -2h -1以上, 应用不同的清洗方法可达到较好的效果1关键词含

2、油污水中空纤维膜清洗分类号TE375.61, 人类对石油的需求量与日俱增, 随之增加, 每升含油污水含油量在几十至几百毫克, 超过国家排放标准(10m g/L , 为了保护环境和水资源, 开展对含油污水的研究具有非常重要的意义1目前已有的常规处理方法, 如隔油法、粗粒化法、浮选法、离心分离法等具有一定的除油效果, 但都存在着明显的缺点, 不易在工业上推广应用11超滤法处理含油污水, 不需加任何药剂, 设备紧凑, 操作简单, 出水水质可达到国家排放标准, 适于工业规模的使用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 中空纤维超滤膜, 自制;N

3、aOH 、HCl 、十二烷基硫酸钠, 北京化工厂生产; 中空纤维膜组件装置, 自制11. 2实验方法采用外壳长100cm, 内径2.5cm, 耐温较好的 材料制成中空纤维膜组件, 运行中自动控温, 离心泵循环料液装置流程见图1312结果和讨论2. 1膜材料的选择1实验1. 1材料及仪器选择了7种膜材质的中空纤维膜组件, 对含油污水进行8h 运行试验, 膜性能见表11图1超滤流程示意图收稿日期:1997-11-20第一作者:女,49岁, 工程师26膜科学与技术第18 卷表1不同纤维膜性能比较3膜材质PS 共混(单皮层 PS 共混(双皮层PS PAN CMPS QMPS PS/SPS作压力的升高,

4、 膜的透水速度增加, 固定进出口压差衰减率/%纯水水通量/mlcm -2h -1含油污水水通量/mlcm -2h -1为0.08MPa, 进口压力控制在0.160.18MPa 即可1操作压力过高, 动力消耗较大, 并影响膜的使用寿命 13含油污水通量为料液循环运行8h 的起始和终止数据1由表1数据可知, 不同材质的中空纤维膜处理含油污水时透过性能不同, 衰减速度也不同, 度越小, ,7为(双皮层 (由于膜耐热性较差, 经70, 膜被损坏,PS/SPS膜虽然衰减程度较小, 但透水通量偏低, 因此, 都不适用于含油污水的处理1其他5种膜材质可作为含油污水处理使用12. 2料液温度对膜的透水性能的影

5、响试验中固定进口压力0.16MPa, 出口压力为0.08MPa, 改变料液温度, 考察温度对透水速度的影响1实验表明, 随着料液温度的升高, 透水速度增加, 其结果见图21考虑到膜的寿命和现场含油污水的温度, 本实验选择了料液温度55 131PS 共混(单皮层 ; 31PS 共混(双皮层 ;41CMPS2. 4料液浓缩倍数对膜性能的影响料液温度保持在55, 进口压力为0.16MPa, 出口压力为0.08MPa, 料液浓缩倍数逐渐增大, 即被截留物质量增加, 透过液中含油量不变, 透过液速度逐渐下降, 这是因为随料液浓度增加中空纤维内壁的浓差极化现象愈加严重, 造成透水通量下降, 见图4 1图4

6、料液浓缩倍数对膜性能的影响11QMPS 膜;21PS 共混膜(单皮层 ; 31PS 共混膜(双皮层 ;41CMPS 膜2. 5膜的清洗与恢复图2料液温度对膜性能的影响11PS 共混膜(单皮层 ;21PS 共混膜(双皮层 ;31CMPS 膜;41QMPS 膜在实验中, 含油污水连续地通过中空纤维膜, 料液中的微粒、胶体等杂质吸附和沉积在膜表面或膜孔内, 使膜的透水通量衰减1因此, 为减缓膜的污染, 必须寻找有效的清洗方法, 使膜的透水通量达到较好的恢复1本实验采用了不同的清洗液和清洗方法对4种膜进行了清洗试验, 结果列于表2a 、2b 12. 3压力对膜的透水通量的影响试验中采用的操作压力直接影

7、响膜的透水性能1由图3可以看出, 料液温度为55时, 随着操第2期王静荣等:中空纤维超滤膜处理油田含油污水的研究27表2a 膜的清洗与恢复3清洗剂和清洗方法透过液清洗纯水清洗蠕动泵清洗0.1mol/LNaOH清洗0.1mol/LHCl清洗十二烷基联苯磺酸钠清洗纯水恢复率/%3结论1 经过对膜材料的选择, 采用CMPS 、QMPS 、PS 共混(单皮层 、PS 共混(双皮层 的中空纤维膜处理含油污水效果较好12 适宜的操作条件是:温度为55以上, 进口压力为0.16MPa, 出口压力为0.08MPa, 含油水水通量可达1525ml cm -2h -113 通过用不同清洗剂进行清洗实验,CMPS

8、、QMPS 膜采用0.1mol/LHCl作清洗剂, 膜的恢复效果较好;PS 共混单皮层和双皮层的膜采用0.1mol/LNaOH , ; 恢复率均可3清洗时间为20min, 清洗剂温度为701表2b 膜的清洗与恢复3清洗剂和清洗方法透过液清洗0.1mol/LNaOH0.1mol/LHCl清洗十二烷基联苯磺酸钠清洗含油水恢复率/%达1, 可、其它小分子杂质、盐等, 透过液清澈透明, 为超滤法处理油田含油污水提供了基础数据15 膜的清洗需进一步研究, 提高清洗效果和膜的恢复率1参考文献3清洗时间为20min, 清洗剂温度为7011李永发, 李阳初, 孙亮, 等. 含油废水处理技术综述. 水从表2a

9、和表2b 结果可以看出, 采用0.1mol/LNaOH 溶液作为清洗剂对PS 共混(单皮层 、PS 共混(双皮层 的膜清洗效果较好; 采用0.1mol/LHCl溶液作为清洗剂对CMPS 和QMPS 膜清洗效果较好, 纯水通量均可恢复到70%以上1处理技术,1991,17(1 :12刘廷惠, 吴光夏, 张东华, 等. 超滤法处理含原油污水的研究. 环境化学学报,1986,6(4 :4553王静荣, 吴光夏, 王正军, 等. 超滤法处理乳化油废水的研究. 环境化学,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