固原无机陶瓷膜处理冷轧乳化液废水

1前言在钢铁厂，为了消除带钢冷轧过程中产生的变形热，乳液通常用作润滑剂和冷却剂。乳液主要由20％矿物油或植物油，乳化剂和水组成。由于乳液通过加热蒸发，盐含量增加，稳定性降低，并且由于氧化或细菌而劣化。因此，一部分旧乳液连续排出，并加入新的乳液，通常使用2-3个月。有必要更新所有。在排放之前需要进行一定量的处理以从废水中除去油性物质。一般的处理方法包括化学方法，物理方法，加热方法和机械方法。最常用的方法是化学方法和膜分离方法。化学处理的主要缺点是消耗大量化学品，难以达到理想的破乳效果并产生新的含油污泥。膜分离方法主要通过膜有效拦截油滴和悬浮颗粒来达到油水分离的目的。它具有出水水质好，操作方便，占地面积小，无新污泥的优点。在这方面已经研究并应用了聚合物膜。然而，由于材料本身的限制，对膜污染和膜清洗方法的控制方法存在一定的限制，主要是因为流量低并且流出物的油含量难以稳定。与有机膜相比，固原无机陶瓷膜由于其高通量，优异的机械性能，良好的保持能力，耐酸碱性，耐有机溶剂性，易清洁和长使用寿命而变得越来越流行。其强大的竞争力已成为乳化废水处理的发展方法之一。例如，Bansal等人。使用动态氧化锆膜处理各种类型的乳化废水，而Behave和Fleming使用氧化铝膜进行该领域的一些研究工作，并获得了一些规律。然而，由于每个应用系统的特殊性，仍然需要研究主要操作参数对特定系统的过滤性能的影响，以确定适当的操作条件。本文采用国产工业化陶瓷微滤膜处理钢厂乳化废水，获得合适的膜操作参数和清洗条件，为陶瓷膜在该领域的进一步工业应用奠定了基础。 2实验部分2.1原料液原料液由钢厂提供，主要由一些阴离子表面活性剂，矿物油，水和一些其他杂质组成。灰色，pH值约为6-7，性质相对稳定，含油量为5g / L. 2.2实验过程本实验采用交叉流过滤的操作方式。该过程如图1所示。液体通过流量计通过储罐中的流量计输送并进入膜管。在操作压力差的推动下，进料液体渗透到膜表面上，进入渗透物侧，并且渗余物返回到储存罐。 2.3分析方法对于含油量的分析，原料液采用重量法和石油醚萃取，渗透液为非分散红外法FOMA2300油表（佛山分析仪器厂）。 3结果与讨论3.1膜选择该实验使用0.2μm氧化铝和0.2μm氧化锆膜进行。工作条件：温度为12°C，工作压差为0.1 MPa，薄膜表面速度为7 m / s，助焊剂结果如图2所示。从图中可以看出，氧化锆薄膜的通量明显高于氧化铝膜的那个。这是因为氧化锆表面的强极性使得油对膜的附着力小，并且油滴不容易吸附在膜的表面上。膜孔的堵塞和膜表面上的油滴的吸附减少，从而改善了污染因此，氧化锆膜具有比氧化铝膜更高的渗透通量。许多研究人员发现，膜过滤过程中的过滤机制不仅仅受孔径的控制[7]。诸如膜表面对颗粒的亲和力，膜表面对颗粒的吸附等因素在过滤中也起重要作用。为了分析渗透油含量，两次膜过滤的渗透油含量小于10-2kg / m3，符合国家排放标准。可以看出，0.2μm氧化锆膜在初始过滤通量和稳定过滤通量方面均高于氧化铝膜，渗透油含油量达到国家排放标准。因此，使用0.2μm氧化锆微滤膜优于冷轧乳液废水处理。 3.2操作条件的确定3.2.1操作压力差对过滤性能的影响过滤压力差ΔPt=（P1 + P2）/ 2-P3，即膜管入口和出口处的平均压力之差渗透侧的压力，质量过程的驱动力是影响膜过滤性能的重要因素之一。图3是在每个操作压差下膜过滤基本稳定的通量。对于纯水过滤，ΔPt与通量成正比，对于乳化废水，存在临界操作压力差，即在临界压力范围内，属于压力控制区，通常过滤通量随操作压力增加区别。在超过临界工作压力差之后，工作压力差增加，传质阻力增加，并且工作压力差对焊剂的影响不明显，表明凝胶电阻层开始在膜表面上形成。同时，操作压力过高，油滴容易挤入膜孔，从而导致膜孔堵塞，过滤层孔径减小，因此膜污染加剧。从图3中可以看出，曲线上的通量在约0.15-0.20MPa的通量下相对较慢，因此操作压力差优选为0.2MPa或更小。 3.2.2膜速度对过滤性能的影响在陶瓷膜过滤液的应用中，一般采用错流过滤模式。由于流体的剪切力，可以减少膜表面的沉积和浓差极化的影响。 。对于含颗粒的体系，膜速度对过滤性能的影响与颗粒的粒度分布，进料液体的浓度和进料液体的流体动力学性质有关。通常认为膜表面速度增加并且膜通量增加。然而，膜表面速度的增加意味着能量消耗的增加。因此，研究膜表面速度对过滤性能的影响是必要的。本文研究了不同膜表面速度对过滤性能的影响，温度为12℃，ΔPt为0.1MPa。可以看出，流速增加并且过滤通量增加。这是因为流速增加，膜管中的流体的剪切力增加，并且从膜表面除去的油滴越多，凝胶层的厚度减小，即，过滤阻力降低。但流量的增加意味着能量消耗的增加。考虑到膜速度对通量和能量消耗的影响，可以得出结论，膜表面速度通常为57m / s。 3.2.3温度对过滤性能的影响温度对过滤过程的影响很复杂。随着温度升高，渗透物的粘度降低，扩散系数增加，降低了浓差极化的影响。然而，温度的升高会导致饲料的某些性质发生变化。如果一些组分在进料液中的溶解度降低，吸附污染增加[9]。温度的变化也会影响膜表面和膜孔的力以及可能导致污染的进料组分，这会影响过滤的性能。该实验系统的进料液的主要成分是油滴，表面活性剂，水和其他杂质。温度对过滤通量的影响主要是温度对液体粘度的影响，温度对油滴粒度分布的影响以及油滴在膜表面上的作用力。图5的工作压力差为0.1MPa，膜表面速度为7m / s，膜通量在不同温度下随时间衰减。可以看出，温度和过滤起始通量的影响更为显着。这主要是由于粘度的变化。然而，膜通量在高温下迅速衰减。随着温度升高，膜通量降低。特别是当温度升至45°C时，助焊剂小于35°C时的助焊剂。因此，可以认为温度升高，尽管渗透物的粘度降低，并且可以改善浓差极化的影响，这有利于增加膜通量。另一方面，温度的升高导致膜的孔和膜的表面改变可能导致进料液污染的组分的力，从而减少膜通量。当温度低于35°C时，前者的影响起着重要作用。温度继续升高，后者的影响逐渐增加。因此，更合适的工作温度应在35°C左右。 3.3膜清洗对于含油污水系统，污染的主要来源是油污染和一些无机离子的沉积或吸附。表面活性剂和硝酸用于清洁膜。表面活性剂除去膜表面上的有机物质如油和膜中的孔，而硝酸除去一些无机离子。图6显示了通过在室温下用250mol / m 3的硝酸和4kg / m 3的表面活性剂洗涤膜20分钟来回收膜的水通量。在0.1MPa的工作压力下，新膜的水通量约为0.35 m3（m2·h）-1，回收后每次清洗的通量基本恢复到0.280.30 m3（m2·h）-1 。之间。在过滤过程中逐渐增加操作压力以加速膜的污染。当通量下降至约0.07m3（m2·h）-1时，清洁膜。可以看出，清洁后膜的过滤能量仍然相对较高。恢复良好。 3.4与其他膜处理结果的比较表1显示了用无机膜和有机膜处理冷轧乳液的结果。可以看出，本实验中使用的氧化锆膜在处理乳液废水的过程中被过滤。该量或渗透油含量具有良好的效果。 4结论通过对陶瓷膜处理冷轧固原乳化液废水处理工艺的研究，得出以下结论：1。对于冷轧乳化废水的处理，氧化锆膜的通量高于氧化铝膜，可保证一定的废品率，液体油含量可低于10-2kg / m3，符合国家环保排放要求。 2.通过研究工艺条件，认为更合适的操作参数是：操作压力差低于0.2MPa。膜表面的流速应选择为57m / s，温度应为35°C左右。 3.表面活性剂和硝酸的清洗基本上可以恢复膜的通量。膜再生具有良好的重复性。过滤陶瓷过滤器陶瓷膜。设备