油田水分級處理用親水改性分離膜及其性能研究
發(fā)布時間：2022-01-12 09:37
大量油田采出廢水的處理及回收利用成為了油井采出過程中亟需解決的一個問題。對油田采出水進(jìn)行分離和純化是資源回收和環(huán)境污染治理的有效途徑。膜分離技術(shù)是一項(xiàng)高效的油水分離技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)不同組分水體的分離和純化。本論文中,針對復(fù)雜油水體系易對膜產(chǎn)生污染,導(dǎo)致膜分離性能下降的問題,提出對油田采出水進(jìn)行分級處理,針對不同階段的油水體系制備相應(yīng)的親水性復(fù)合膜,建立低成本高效油田采出水分離純化的膜集成技術(shù),對油田采出水的膜法精細(xì)處理起指導(dǎo)作用。針對油田采出水初期含有高濃度油的油水體系,制備了具有多尺度微納結(jié)構(gòu)的超親水和水下超疏油聚酯/Zn O/PEI分離膜,在重力作用下預(yù)除去大尺寸油滴和懸浮物,降低后續(xù)分離過程的膜污染。制備的聚酯/Zn O/PEI膜具有良好的易清洗性,使用循環(huán)穩(wěn)定性、環(huán)境穩(wěn)定性以及抗菌性,能在10次循環(huán)使用后對油水混合液保持99.9%以上的分離效率,過濾后溶液中的油含量小于15 ppm,有利于其對復(fù)雜油田采出水體系的分離。探究了分離膜在油水分離過程中的機(jī)理,多尺度微納結(jié)構(gòu)、超親水性和水下超疏油性促使聚酯/Zn O/PEI膜有效分離油水混合液且不受油滴污染。針對油田采出水中含有的油水乳...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制備[106]
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-12-水的PVDF基體中用于改善PVDF膜的抗污染性能。引入纖維素納米晶后，PVDF膜結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，親水性提高，水滲透通量增強(qiáng)。纖維素納米納米晶在PVDF膜表面形成了一層水化層，為提高抗污染性能提供了必要的親水性條件，改性后PVDF膜通量恢復(fù)率得到明顯提高，不可逆的污染率有明顯下降。圖1-1PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制備[106]Fig.1-1ThefabricationprocessofPVC/PVC-g-PEGMAcompositemembrane[106]Wang等人[109]在外加電場的作用下，利用相轉(zhuǎn)化過程在聚醚砜（PES）膜基體中混入少量的氧化石墨烯來改善PES膜的性能。在直流外加電場的作用下，鑄膜液中的氧化石墨烯向陽極遷移，氧化石墨烯在共混膜的表面發(fā)生聚集，膜的親水性和表面負(fù)電荷密度增加。在外加電場下制備的PES混合膜不僅水通量有了明顯的提高，同時對甲基紅染料的截留效率也有一定程度的增加，在5000V/cm的電場下，PES共混膜展現(xiàn)出最優(yōu)異的通量恢復(fù)率和最低的不可逆污染效率。圖1-2纖維素納米晶改性PVDF抗污染膜制備[108]Fig.1-2ThefabricationprocessofCNC/PVDFanti-foulingmembrane[108]
第1章緒論-13-圖1-3氧化石墨烯改性PES/GO膜制備[109]Fig.1-3ThefabricationprocessofGOmodifiedPES/GOmembrane[109]1.3.2.2表面改性許多研究者著重研究對分離膜表面進(jìn)行改性從而提升分離過程中分離膜的性能[110]。提高分離效率以及增強(qiáng)膜的抗污染性能是目前分離膜表面改性的重要研究目的。膜污染是分離膜使用過程中的重要受限因素，膜表面改性技術(shù)可以在一定程度上減少實(shí)際應(yīng)用過程中的膜污染[111,112]。分離膜的表面改性技術(shù)是在分離膜表面附著或綁定具有提供額外相互作用的物質(zhì)，改變膜表面理化性質(zhì)，從而提高膜性能。表面改性的方式多種多樣，可以通過物理方式進(jìn)行，也可以通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到[113,114]。具體有離子束輻照，等離子體輻照，氣相沉積，接枝，涂覆和酸堿處理等方法[115–117]。這些改性方法可以單獨(dú)或與其他方法協(xié)同使用，最終達(dá)到提升分離膜性能的目的。表面改性依賴于基體膜和新功能層之間的協(xié)同作用，對分離膜的表面改性主要集中在以下兩個方面：通過減小分離膜和待過濾分子之間的相互作用從而將膜污染降低到最��；提高膜的選擇性或在分離膜表面重新建立一個全新的分離功能層體系。在表面改性過程中，常常引入親水性或兩親性組元，在膜表面建立一層親水性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)膜的親水性，以達(dá)到抗污染的目的。Xu等人[118]通過共沉積聚乙烯亞胺（PEI）和聚多巴胺（PDA）的方式，在聚苯硫醚（PPS）膜表面建立了一個穩(wěn)定且具有良好潤濕性的涂層，賦予了PPS膜良好的分離性能和耐用性能。改性的PPS分離膜可以有效的阻止染料與膜基體以及膜孔表面發(fā)生反應(yīng)，對甲基藍(lán)和羅丹明B的截留率可達(dá)99%以上，同時具有優(yōu)良的抗污染性能。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Nano CuO/g-C3N4 sheets-based ultrafiltration membrane with enhanced interfacial affinity,antifouling and protein separation performances for water treatment application[J]. Thanigaivelan Arumugham,Reshika Gnanamoorthi Amimodu,Noel Jacob Kaleekkal,Dipak Rana. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[2]論油田采出水處理回注的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展[J]. 萬妍利. 化工管理. 2019(08)
[3]油氣田采出水處理技術(shù)[J]. 蓋文林,孫鈺涵,趙梓旭. 石化技術(shù). 2018(05)
[4]膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 隋冰. 中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2018(12)
[5]Membrane materials in the pervaporation separation of aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures—A review[J]. Hong-Xia Liu,Naixin Wang,Cui Zhao,Shulan Ji,Jian-Rong Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(01)
[6]油田水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展展望[J]. 李勇懷,龍云,張煒強(qiáng),王璽. 化工管理. 2015(01)
[7]油田采出水處理技術(shù)與進(jìn)展[J]. 陳進(jìn)富. 環(huán)境工程. 2000(01)
[8]含油污水膜技術(shù)處理[J]. 唐燕輝,梁偉,柴章民. 精細(xì)石油化工. 1998(02)
本文編號：3584542
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制備[106]
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-12-水的PVDF基體中用于改善PVDF膜的抗污染性能。引入纖維素納米晶后，PVDF膜結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，親水性提高，水滲透通量增強(qiáng)。纖維素納米納米晶在PVDF膜表面形成了一層水化層，為提高抗污染性能提供了必要的親水性條件，改性后PVDF膜通量恢復(fù)率得到明顯提高，不可逆的污染率有明顯下降。圖1-1PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制備[106]Fig.1-1ThefabricationprocessofPVC/PVC-g-PEGMAcompositemembrane[106]Wang等人[109]在外加電場的作用下，利用相轉(zhuǎn)化過程在聚醚砜（PES）膜基體中混入少量的氧化石墨烯來改善PES膜的性能。在直流外加電場的作用下，鑄膜液中的氧化石墨烯向陽極遷移，氧化石墨烯在共混膜的表面發(fā)生聚集，膜的親水性和表面負(fù)電荷密度增加。在外加電場下制備的PES混合膜不僅水通量有了明顯的提高，同時對甲基紅染料的截留效率也有一定程度的增加，在5000V/cm的電場下，PES共混膜展現(xiàn)出最優(yōu)異的通量恢復(fù)率和最低的不可逆污染效率。圖1-2纖維素納米晶改性PVDF抗污染膜制備[108]Fig.1-2ThefabricationprocessofCNC/PVDFanti-foulingmembrane[108]
第1章緒論-13-圖1-3氧化石墨烯改性PES/GO膜制備[109]Fig.1-3ThefabricationprocessofGOmodifiedPES/GOmembrane[109]1.3.2.2表面改性許多研究者著重研究對分離膜表面進(jìn)行改性從而提升分離過程中分離膜的性能[110]。提高分離效率以及增強(qiáng)膜的抗污染性能是目前分離膜表面改性的重要研究目的。膜污染是分離膜使用過程中的重要受限因素，膜表面改性技術(shù)可以在一定程度上減少實(shí)際應(yīng)用過程中的膜污染[111,112]。分離膜的表面改性技術(shù)是在分離膜表面附著或綁定具有提供額外相互作用的物質(zhì)，改變膜表面理化性質(zhì)，從而提高膜性能。表面改性的方式多種多樣，可以通過物理方式進(jìn)行，也可以通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到[113,114]。具體有離子束輻照，等離子體輻照，氣相沉積，接枝，涂覆和酸堿處理等方法[115–117]。這些改性方法可以單獨(dú)或與其他方法協(xié)同使用，最終達(dá)到提升分離膜性能的目的。表面改性依賴于基體膜和新功能層之間的協(xié)同作用，對分離膜的表面改性主要集中在以下兩個方面：通過減小分離膜和待過濾分子之間的相互作用從而將膜污染降低到最��；提高膜的選擇性或在分離膜表面重新建立一個全新的分離功能層體系。在表面改性過程中，常常引入親水性或兩親性組元，在膜表面建立一層親水性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)膜的親水性，以達(dá)到抗污染的目的。Xu等人[118]通過共沉積聚乙烯亞胺（PEI）和聚多巴胺（PDA）的方式，在聚苯硫醚（PPS）膜表面建立了一個穩(wěn)定且具有良好潤濕性的涂層，賦予了PPS膜良好的分離性能和耐用性能。改性的PPS分離膜可以有效的阻止染料與膜基體以及膜孔表面發(fā)生反應(yīng)，對甲基藍(lán)和羅丹明B的截留率可達(dá)99%以上，同時具有優(yōu)良的抗污染性能。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Nano CuO/g-C3N4 sheets-based ultrafiltration membrane with enhanced interfacial affinity,antifouling and protein separation performances for water treatment application[J]. Thanigaivelan Arumugham,Reshika Gnanamoorthi Amimodu,Noel Jacob Kaleekkal,Dipak Rana. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[2]論油田采出水處理回注的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展[J]. 萬妍利. 化工管理. 2019(08)
[3]油氣田采出水處理技術(shù)[J]. 蓋文林,孫鈺涵,趙梓旭. 石化技術(shù). 2018(05)
[4]膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 隋冰. 中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2018(12)
[5]Membrane materials in the pervaporation separation of aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures—A review[J]. Hong-Xia Liu,Naixin Wang,Cui Zhao,Shulan Ji,Jian-Rong Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(01)
[6]油田水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展展望[J]. 李勇懷,龍云,張煒強(qiáng),王璽. 化工管理. 2015(01)
[7]油田采出水處理技術(shù)與進(jìn)展[J]. 陳進(jìn)富. 環(huán)境工程. 2000(01)
[8]含油污水膜技術(shù)處理[J]. 唐燕輝,梁偉,柴章民. 精細(xì)石油化工. 1998(02)
本文編號：3584542
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3584542.html
最近更新
教材專著
