本文關(guān)鍵詞： 三元驅(qū)采油廢水 聚四氟乙烯膜 膜污染 Cake模型 膜清洗　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)是將堿、表面活性劑和聚合物作為驅(qū)替劑的化學(xué)驅(qū)油技術(shù)。三元復(fù)合驅(qū)采油廢水中殘留了大量的堿、表面活性劑和聚合物,與一般的采油廢水相比,三元驅(qū)采油廢水具有聚合物含量高、pH值高、水溫高、礦化度高,含油量高等特點(diǎn)。傳統(tǒng)方法(混凝-沉淀(氣浮)-過濾)對三元驅(qū)采油廢水中的油和聚合物的去除效果較差,而膜分離技術(shù)憑借其特有優(yōu)勢可不經(jīng)過破乳過程直接實(shí)現(xiàn)油水分離,不過,三元驅(qū)采油廢水的pH(10-13)值超過了諸如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)等膜材料的耐受范圍,容易使這些膜產(chǎn)生化學(xué)損傷。然而,聚四氟乙烯(PTFE)膜化學(xué)穩(wěn)定性好,具有耐酸堿、耐高溫、耐微生物侵襲、耐氧化、耐油和耐壓等諸多優(yōu)點(diǎn),可用于處理三元驅(qū)采油廢水。本研究構(gòu)建了PTFE膜處理三元驅(qū)采油廢水的中試系統(tǒng),并優(yōu)化了該系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù);考察了PTFE膜處理三元驅(qū)采油廢水的效果,以及主要污染物相互作用對污染物去除效果的影響;分析了膜污染物的成分,研究了主要污染物在PTFE膜上的吸附污染規(guī)律,并通過數(shù)學(xué)模擬確定了膜污染的型式;基于PTFE膜污染機(jī)理的分析,建立了膜清洗方法。本研究對解決三元驅(qū)采油廢水的處理問題,提供了新的途徑。PTFE膜處理三元驅(qū)采油廢水中試系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對的優(yōu)化結(jié)果表明,該系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行參數(shù):膜通量為10 L/m2·h、反洗周期為60 min、反洗通量為90 L/m2·h和氣洗強(qiáng)度為10 m3/m2·h。此時(shí),PTFE膜對油、聚丙烯酰胺(APAM)、TOC、濁度、SS的去除率分別為:74.82%-83.6%、95.8%-98.25%、81.56%-91.47%、84.25%-91.74%、88.42%-98.95%。論文采用PTFE膜死端過濾裝置對配水水樣進(jìn)行了試驗(yàn),研究了不同污染物相互作用對污染物去除效果的影響,結(jié)果表明:離子和表面活性劑都會(huì)降低PTFE膜對油和APAM的去除率,然而,油可以提高PTFE膜對APAM和表面活性劑的去除率,APAM可以提高PTFE膜對油和表面活性劑的去除率。論文分析了PTFE膜處理三元驅(qū)采油廢水過程中膜污染物成分、污染物相互作用對膜污染的影響和膜污染型式。結(jié)果表明,PTFE膜處理三元驅(qū)采油廢水過程中膜表面存在有機(jī)污染和無機(jī)污染;膜孔堵塞阻力遠(yuǎn)大于濾餅層阻力(分別為7.696±0.22×1011和2.716±0.13×1011 m-1),即有機(jī)污染物對PTFE膜的污染,以膜孔堵塞為主;采用經(jīng)典“cake”模型模擬PTFE膜分離油、APAM和三元驅(qū)采油廢水時(shí)通量的衰減過程,發(fā)現(xiàn)PTFE膜過濾油、APAM和三元驅(qū)采油廢水的通量衰減過程,適應(yīng)程度最好的模型分別為完全堵孔模型、標(biāo)準(zhǔn)堵孔模型和標(biāo)準(zhǔn)堵孔模型�；谟秃虯PAM在PTFE膜上的吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué),研究了其吸附機(jī)理,指出,油和APAM在膜上的吸附等溫線分別屬于Temkin模型和Langmuir模型,兩種吸附過程均屬于以物理吸附為主的吸附過程,物理吸附力主要是氫鍵作用,油和APAM在膜上的吸附過程分別是放熱和吸熱過程;PTFE膜對油和APAM的平衡吸附時(shí)間分別為16 h和20 h;準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對油和APAM吸附過程擬合程度最好�；赑TFE膜處理三元驅(qū)采油廢水的膜污染機(jī)理,建立了膜清洗方法。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用Design-Expert軟件對響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析,得到以膜通量恢復(fù)率為響應(yīng)值的二次多項(xiàng)回歸模型,對回歸模型求極值可知膜清洗的最佳條件為:NaOH濃度為1%,NaClO濃度為0.72%,HCl濃度為0.65%,浸泡時(shí)間3.35 h,溫度40.06℃;在此清洗條件下PTFE膜實(shí)際通量恢復(fù)率為99.34%;SEM-EDX、AFM、FTIR等微觀分析結(jié)果進(jìn)一步證明了最優(yōu)清洗方法的清洗效果。
[Abstract]:In this paper , the chemical stability of ASP flooding wastewater is studied . The results show that the membrane separation technology has the advantages of high polymer content , high pH value , high water temperature , high salinity , high oil content and so on . The results show that the membrane separation technology has the advantages of high polymer content , high pH value , high water temperature , high salinity and high oil content . In this paper , the effects of different pollutant interactions on the removal of oil and APAM are studied . The results show that the adsorption isotherm of PTFE membrane on oil and APAM is better than that of filter cake layer ( 7.696 鹵 0.22 脳 1011 and 2.716 鹵 0.13 脳 1011 m - 1 , respectively ) . SEM - EDX , AFM , FTIR and other microscopic analysis results demonstrate the cleaning effect of the optimal cleaning method .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X741;TQ028.8

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