论文摘要
本文主要研究一种高频振动式膜分离装置,通过对高强度膜材料制备和振动发生器耦合方式等关键技术突破,解决膜法处理含油污水过程中膜污染问题,达到更加清洁高效地回用沿海油库污水的目的。主要研究内容包括:○1纳米碳管增强型膜材料的制备,探索纳米碳管浓度、添加剂、铸膜液温度等对成膜过程的影响,优化铸膜液组成和制膜条件;○2研究高频振动发生器与膜组件耦合方式、高频振动作用频率、方向、振幅、功率等对膜过滤油库污水性能的影响,对高频振动膜装置优化设计;○3对比研究动态膜与静态膜回用沿海油库污水的基本特性,探讨振动对减轻膜污染和浓差极化的影响规律,揭示振动剪切强化膜过滤的作用机理。通过以上研究,得到了以下主要结论:（1）碳纳米管改性PVDF超滤膜,有利于获得分布均一的膜表面,使膜表面的亲水性能显著增强。随着碳纳米管加入量的增加,超滤膜的强度呈先下降后上升再下降的趋势,当碳纳米管含量为0.3%时,超滤膜的强度最大。（2）将碳纳米管含量0.3%的PVDF超滤膜制成中空纤维膜组件,依据动态剪切强化膜过滤原理,将电磁吸合式振动台和内压式中空纤维柱状膜进行耦合联接,设计制造的高频振动剪切强化膜系统具有较好的过滤性能。（3）振动剪切作用在合理操作条件下是可行的,水平方向振动比垂直方向振动能够获得更大的膜通量,一般可以比垂直振动时多出3.5%10.5%,振动剪切过滤比静态错流过滤时膜渗透通量高出45%75%。（4）振动频率大小对膜渗透通量影响是非线性的,在适宜的振动频率范围中能够获得最大渗透通量,本文研究发现振动频率处在80110Hz时,膜系统获得最佳过滤能力,而在60-70Hz范围会引发设备共振现象,不利于膜正常运行。（5）膜渗透通量随跨膜压差增大而逐渐增大,料液流量的大小影响跨膜压差,膜系统的渗透通量随着料液流量的增大而逐渐增大;料液浓度越大渗透通量越大,料液浓度越小会使渗透通量下降更大,但仍比浓度大的渗水通量要高,即使用该振动膜系统之前,先要经过一些常规的处理方式,降低污水浓度,才能更好发挥振动膜的过滤作用。（6）高频振动剪切超滤膜系统与常规错流过滤膜系统相比,能够更有效的减缓浓差极化和膜污染现象,振动膜对油的截留率为99.49%。处理含油污水获得的渗透液含油量为0.436mg/L,达到工业污水回用（小于1mg/L）的要求。