【摘要】：碳化硅陶瓷膜具有耐酸堿、高親水疏油、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),是膜分離技術(shù)的關(guān)鍵組成材料,在油水分離領(lǐng)域具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)。本文采用錯(cuò)流過濾的方法,重點(diǎn)研究了碳化硅陶瓷膜在含油切削液,機(jī)油廢水,食用油廢水中的油水分離處治效果和工藝特性。通過探討pH值與含油廢水Zeta電位值和粒徑的關(guān)系,選擇孔徑與之匹配的碳化硅陶瓷膜進(jìn)行過濾;并以此為基礎(chǔ),研究了跨膜壓差、過濾時(shí)間、含油量對(duì)陶瓷膜膜通量和濾液性能影響;以及清洗時(shí)機(jī)對(duì)膜通量恢復(fù)率的影響規(guī)律。通過以上研究,論文得到了以下成果:(1)研究了pH值對(duì)溶液Zeta電位的影響,Zeta電位絕對(duì)值越低,油液顆粒越傾向于凝聚,有利于油液分離。研究結(jié)果表明:Zeta電位絕對(duì)值隨著pH值的變化也隨著改變。選取Zeta電位絕對(duì)值的極小值對(duì)應(yīng)的pH值作為最佳pH值,測(cè)定此時(shí)油液顆粒的粒度,選用合適碳化硅陶瓷膜的孔徑。含油切削液Zeta電位絕對(duì)值最低值對(duì)應(yīng)的pH為2,此時(shí)油液顆粒粒度為0.02158μm,選取孔徑為0.01μm的碳化硅陶瓷膜作為分離單元;機(jī)油廢水Zeta電位絕對(duì)值最低值對(duì)應(yīng)的pH為7,此時(shí)油液顆粒粒度為0.0783μm,選取孔徑為0.04μm的碳化硅陶瓷膜作為分離單元;食用油廢水Zeta電位最低值對(duì)應(yīng)的pH為6,此時(shí)油液顆粒粒度為0.31μm,選取孔徑為0.1μm的碳化硅陶瓷膜作為分離單元。(2)研究了不同跨膜壓差對(duì)膜通量和濾液性能的影響,研究結(jié)果表明:膜通量會(huì)隨著壓力的增大逐漸增大,但壓力過高,會(huì)擠壓油滴進(jìn)入膜孔,油類和懸浮物濾過率會(huì)降低,此時(shí)可以選取膜通量和濾過率都較高的壓力作為操作壓力。含油切削液的最佳跨膜壓差為0.1MPa,此時(shí)膜通量為535L/(h·m~2),濾液中的油含量和懸浮物含量分別為4.25mg/L、5.57mg/L;機(jī)油廢水的最佳跨膜壓差為0.125MPa,此時(shí)膜通量為535L/(h·m~2),濾液中的油含量和懸浮物含量分別為1.68mg/L和1.47 mg/L;食用油廢水的最佳跨膜壓差為0.1MPa,此時(shí)膜通量為790L/(h·m~2),濾液中的油含量和懸浮物含量分別為2.07mg/L和0.95 mg/L;(3)研究了在最佳跨膜壓差條件下,不同油含量對(duì)膜通量和濾液性能的影響,研究結(jié)果表明:低溶液濃度時(shí),初始膜通量較高,濾液中油含量和懸浮物的濾過率也較高。含油切削液濃度為1%時(shí),平衡膜通量為515 L/(h·m~2),此時(shí)油含量和懸浮物濾過率分別為92.78%和96.63%;機(jī)油廢水濃度為1%時(shí),平衡膜通量為535L/(h·m~2),油含量和懸浮物濾過率分別為89.08%和96.2%;食用油廢水濃度為1%,平衡膜通量為790L/(h·m~2),油含量和懸浮物濾過率分別為89.52%和96.9%。(4)研究過濾時(shí)間對(duì)膜通量的影響,結(jié)果表明:膜通量會(huì)隨著過濾時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,并在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定后再下降,最佳過濾時(shí)間應(yīng)選擇穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)的某一時(shí)間點(diǎn)。在壓力為0.1MPa的條件下,含油切削液的初始膜通量為700 L/(h·m~2),105min后下降至515 L/(h·m~2)并在30min內(nèi)保持穩(wěn)定,其最長(zhǎng)過濾時(shí)間宜控制在145min以內(nèi);機(jī)油廢水的膜通量在120min時(shí)下降至495L/(h·m~2)并在20min內(nèi)保持穩(wěn)定,其最長(zhǎng)過濾時(shí)間宜控制在140min以內(nèi);食用油廢水在過濾時(shí)間為105min時(shí),膜通量降至640L/(h·m~2)并在15min內(nèi)保持穩(wěn)定,其最長(zhǎng)過濾時(shí)間宜控制在120min以內(nèi)。(5)研究了有無清洗劑和清洗時(shí)機(jī)對(duì)膜通量恢復(fù)的影響,對(duì)于三種含油廢水,添加清洗劑清洗的陶瓷膜膜通量恢復(fù)率較高,選擇平衡區(qū)中間時(shí)間點(diǎn)清洗膜通量膜通量恢復(fù)率高且能最大程度使用陶瓷膜,三種廢水在平衡區(qū)中間時(shí)間點(diǎn)的膜通量恢復(fù)率分別為98.6%、98.6%、98.8%,滿足清洗要求。
【圖文】：

3圖1.1 非對(duì)稱陶瓷膜示意圖 圖1.2 非對(duì)稱碳化硅陶瓷膜SEM圖碳化硅陶瓷膜特性：1、孔隙率高。制品內(nèi)部有很多大大小小的氣孔是碳化硅多孔陶瓷的主要特點(diǎn)，封閉氣孔的主要作用是隔離熱量，阻擋聲音的傳遞和物體顆粒質(zhì)檢的傳遞；開氣孔主要過濾生活污水。2、抗折強(qiáng)度高。由碳化硅、二氧化硅、氧化鋁等經(jīng)過各種工藝流程制備的碳化硅陶瓷制品一般都具有很高的抗折強(qiáng)度。制品經(jīng)過干燥和預(yù)燒以后，在燒成時(shí)制品內(nèi)部的顆粒在高溫的情況下會(huì)發(fā)生融化現(xiàn)象，融化后的顆粒會(huì)發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，會(huì)使制品的抗折強(qiáng)度變大。3、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。碳化硅陶瓷具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、比表面積大、耐高壓、不污染環(huán)境、節(jié)約資源、成本低等優(yōu)良的性質(zhì)。4、過濾作用。碳化硅陶瓷的原料簡(jiǎn)單易得，是生活中隨處可見的材料，所以可以反復(fù)再生使用。由于它的高孔隙率，孔徑分布的比較集中，不分散，它可以用來過濾很多有害物質(zhì)，比如生活中的污水、廢水都可以通過碳化硅多孔陶瓷來過濾，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。1.2.2 碳化硅陶瓷膜的用途由于碳化硅陶瓷膜擁有非常獨(dú)特的結(jié)構(gòu)

3圖1.1 非對(duì)稱陶瓷膜示意圖 圖1.2 非對(duì)稱碳化硅陶瓷膜SEM圖碳化硅陶瓷膜特性：1、孔隙率高。制品內(nèi)部有很多大大小小的氣孔是碳化硅多孔陶瓷的主要特點(diǎn)，封閉氣孔的主要作用是隔離熱量，阻擋聲音的傳遞和物體顆粒質(zhì)檢的傳遞；開氣孔主要過濾生活污水。2、抗折強(qiáng)度高。由碳化硅、二氧化硅、氧化鋁等經(jīng)過各種工藝流程制備的碳化硅陶瓷制品一般都具有很高的抗折強(qiáng)度。制品經(jīng)過干燥和預(yù)燒以后，，在燒成時(shí)制品內(nèi)部的顆粒在高溫的情況下會(huì)發(fā)生融化現(xiàn)象，融化后的顆粒會(huì)發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，會(huì)使制品的抗折強(qiáng)度變大。3、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。碳化硅陶瓷具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、比表面積大、耐高壓、不污染環(huán)境、節(jié)約資源、成本低等優(yōu)良的性質(zhì)。4、過濾作用。碳化硅陶瓷的原料簡(jiǎn)單易得，是生活中隨處可見的材料，所以可以反復(fù)再生使用。由于它的高孔隙率，孔徑分布的比較集中，不分散，它可以用來過濾很多有害物質(zhì)，比如生活中的污水、廢水都可以通過碳化硅多孔陶瓷來過濾，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。1.2.2 碳化硅陶瓷膜的用途由于碳化硅陶瓷膜擁有非常獨(dú)特的結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ028.8

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本文編號(hào)：2679032