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无机陶瓷膜处理冷轧乳液废水

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-07-01 0:11:55 * 浏览: 27
1前在钢厂中,为了消除钢带冷轧过程中产生的变形热,乳化剂通常用作润滑剂和冷却剂。乳液主要由20%的矿物油或植物油,乳化剂和水组成。由于乳液由于水的热量而蒸发,因此盐含量增加且稳定性降低,并且由于氧化或细菌的作用,其也会变质。因此,有必要连续排出部分旧乳液并补充新乳液。通常使用2-3个月,将完全更新。在排放之前,需要进行一定的处理以去除废水中的油性物质。一般的处理方法是化学方法,物理方法,加热方法和机械方法等。目前最常用的是化学方法和膜分离方法。化学处理的主要缺点是它消耗大量化学试剂,并且难以达到所需的破乳效果,并且产生了新的油性污泥。膜分离方法主要通过膜有效拦截油滴和悬浮颗粒而达到油水分离的目的。具有出水水质好,操作简便,占地面积小,无新污泥的优点。聚合物膜在这方面有更多的研究和应用。然而,由于材料本身的限制,对膜结垢控制方法和膜清洁方法有一定的限制,这主要是由于通量低和难以稳定流出物的油含量。与有机膜相比,无机陶瓷膜由于其高通量,优异的机械性能和良好的保持能力以及突出的优点(如耐酸和碱,耐有机溶剂,易于清洁和使用寿命长)而得到越来越多的展示。其强大的竞争力已成为处理乳化废水的有前途的方法之一。例如,Bansal等。使用动态氧化锆膜处理各种类型的乳化废水,使用氧化铝膜的Behave和Fleming也进行了该领域的一些研究工作并提出了一些定律。但是,由于每个应用系统的特殊性,仍然有必要研究主要操作参数对特定系统过滤性能的影响,以确定适当的操作条件。本文采用工业生产的陶瓷微滤膜来处理钢铁厂的乳化废水,以获得合适的膜操作参数和清洗条件,这为陶瓷膜在该领域的进一步工业应用提供了基础。 2实验部分2.1原料液体的特性原料液体由钢铁厂提供,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。它是灰色的,pH约为6-7。 5克/升。 2.2实验过程实验采用错流过滤的操作方式,过程如图1所示。进料液由泵输送通过储罐中的流量计进入膜管。在工作压力差的推动下,进料液体渗透到膜的表面,进入渗透液侧,保留的液体返回到储罐。 2.3。分析方法为了分析油含量,原料液体采用重量法和石油醚萃取,渗透液采用非分散红外法FOMA2300油分析仪(佛山分析仪器厂)。 3结果与讨论3.1膜的选择本实验使用0.2μm的氧化铝和0.2μm的氧化锆膜进行实验。工作条件:温度为12℃,工作压力差为0.1MPa,膜表面速度为7m / s,通量结果如图2所示。从图中可以看出,氧化锆膜的通量明显高于氧化锆膜的通量。氧化铝膜的这是因为氧化锆表面的强极性使得油对膜的粘附作用变小,并且油滴不容易吸附在膜的表面上。膜孔和吸附剂的堵塞减少了膜表面上油滴的沉积,从而改善了膜污染,并使氧化锆膜的渗透通量高于氧化铝膜。许多研究人员发现,在膜过滤过程中,过滤机理并非简单地受孔径控制[7]。诸如膜表面对颗粒的亲和力和膜表面对颗粒的吸附等因素在过滤中也起重要作用。对渗透物含油量的分析结果,两个滤膜的渗透物含油量小于10-2kg / m3,符合国家排放标准。可以看出,0.2μm氧化锆膜的初始过滤通量和稳定的过滤通量都比氧化铝膜高,渗透液的含油量达到国家排放标准。因此,使用0.2μm的氧化锆微滤膜优于处理冷轧乳化废水。 3.2确定工作条件3.2.1工作压力差对过滤性能的影响过滤压力差ΔPt=(P1 + P2)/ 2-P3,即膜管入口和出口的平均压力之差定性过程的驱动力是影响膜过滤性能的重要因素之一。图3是膜过滤在每个工作压力差下基本稳定时的流量。对于纯水过滤,ΔPt与通量成正比,对于乳化废水,存在一个临界工作压力差,即在临界压力范围内,它属于压力控制区域,通常,过滤通量随压力的增加而增加。工作压力差但是,超过临界工作压力差后,工作压力差会增加,传质阻力也会增加。操作压力差对通量的影响不明显,表明在膜表面开始形成抗凝胶层。同时,如果工作压力过高,则很容易将油滴挤入膜孔中,从而导致膜孔的堵塞,并且过滤层的孔径减小,从而污染了膜。增加。从图3可以看出,曲线上的趋势是通量在0.15-0.20MPa左右缓慢变化,因此工作压力差小于0.2MPa。 3.2.2膜表面速度对过滤性能的影响在陶瓷膜过滤液的应用中,一般采用错流过滤的方法。由于流体剪切力的作用,可以减少沉积对膜表面和浓差极化的影响。对于含颗粒的系统,膜表面速度对过滤性能的影响与颗粒的粒径分布,进料液体的浓度以及进料液体的流体动力学特性有关。通常认为,膜表面速度的增加增加了膜通量。然而,膜速度的增加意味着能量消耗的增加。因此,有必要研究膜速度对过滤性能的影响。本文研究了在12℃,ΔPt为0.1MPa的条件下不同膜表面速度对过滤性能的影响。可以看出,随着流量的增加,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,并且从膜表面带走的油滴越多,凝胶层的厚度减小,即,过滤阻力减小。 。但是,流量增加意味着能量消耗增加。综合考虑膜表面速度对通量和能量消耗的影响,可以得出结论,膜表面速度通常更适合于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更为复杂。随着温度升高,渗透物的粘度降低,并且使用系数增加,减小了浓度极化的影响。但是温度升高将改变进料液体的某些性质。例如,进料液中某些成分的溶解度会降低,吸附污染会增加[9]。温度的变化还将影响膜表面和膜孔的力以及可能导致进料液污染的成分,从而影响过滤性能。该实验系统中进料液体的主要成分是油滴,表面活性剂,水和一些其他杂质。温度对过滤通量的影响主要是温度对液体粘度的影响,温度对进料液体中油滴粒径分布的影响以及油滴在膜表面的作用力。图5中的工作压力差为0.1MPa,膜表面速度为7m / s,并且在不同温度下膜通量随时间下降。可以看出,温度和初始过滤通量的影响更为显着。这主要是由于粘度的变化。但是,膜通量在高温下衰减更快。随着温度升高,膜通量进一步降低。特别是当温度升至45℃时,通量要小于35℃时的通量。因此,可以认为尽管温度升高,但是渗透物的粘度降低,并且可以改善浓差极化的效果,这有利于增加膜通量。但是,另一方面,温度的升高会改变膜孔和膜表面在组件上的作用力,从而导致进料液受到污染,从而降低膜通量。当温度低于35℃时,前者的影响起主要作用。温度继续升高,并且后者的影响逐渐增加。因此,更合适的工作温度应在35℃左右。 3.3膜清洁对于含油废水系统,主要污染源是油污染以及某些无机离子的沉积或吸附。表面活性剂和硝酸用于清洁膜。表面活性剂可以去除有机物质,例如膜表面和孔上的油渍,而硝酸可以去除一些无机离子。图6显示了在室温下依次用250mol / m3硝酸和4kg / m3表面活性剂依次洗涤膜20分钟后,膜水通量的恢复情况。在0.1MPa的工作压力下,新膜的水通量约为0.35m3(m2·h)-1,使用后每次清洗的通量基本恢复为0.280.30m3(m2·h)-1。在过滤过程中,逐渐增加操作压力以加速膜污染。当通量降至约0.07m3(m2·h)-1时,清洁膜。可以看出,清洗后膜的过滤能量仍然较高,回收率良好。 3.4与其他膜的处理结果比较表1显示了冷轧乳液中无机膜和有机膜的结果。可以看出,该实验中使用的氧化锆膜不是很好,渗透物的量和含油量都具有良好的效果。 4结论通过研究陶瓷膜处理冷轧乳化废水的工艺过程,得出以下结论:1.对于处理冷轧乳化废水,氧化锆膜的通量比氧化铝膜通量高,并且它可以保证一定的保留率,渗透液体油的含量可以低于10-2kg / m3,满足国家环保排放要求; 2.通过工艺条件的研究,较合适的运行参数为:工作压力差在0.2MPa以下,膜的表面速度应选择为57m / s,温度应在35℃左右; 3,清洗表面活性剂和硝酸基本可以恢复膜的通量;膜再生具有良好的重复性陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤装置