膜分离和泡沫分离耦合分离效果的研究

论文摘要

膜分离和泡沫分离是近几十年引人注目的节能、环保型分离技术。但它们存在各自的缺点,如膜分离存在浓差极化、膜污染的问题;泡沫分离效率不高,且泡沫分离塔内易出现返混现象。本文针对膜分离和泡沫分离技术的优缺点,结合表面活性剂的特点,提出了将膜分离和泡沫分离耦合起来处理废水中表面活性剂的新工艺。膜分离和泡沫分离的外耦合分离工艺实验表明,在进料浓度Cb=450mg·L-1,气体流量Vg=35L-h-1,液体流量V1=5L·h-1,泡沫区与鼓泡区高度之比Hb/H1=1.0,操作压力ΔP=0.5MPa下,泡沫液中PFOA的浓度被提浓了7.2倍,达3690mg·L-1;而纳滤透过液中PFOA的浓度则低至37.5mg·L-1,去除率高达91.7%。膜分离和泡沫分离的内耦合实验采用了三种组合形式的分离,实验表明,内耦合法能有效地减少膜表面的浓差极化,减少膜污染,同时提高了泡沫分离的体相浓度,减少泡沫分离的返混现象,提高分离效率。研究表明这种内耦合分离方法较适合于管式、中空纤维膜组件。本论文提出的膜分离和泡沫分离耦合的操作模式能有效地减少浓差极化和膜污染,并且具有分离效率高、设备简单、节能、易于工业放大、经济效益显著等优点。

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致谢

摘要

ABSTRACT

1. 引言

1.1 表面活性剂废水的危害

1.2 泡沫分离技术

1.3 膜分离技术

1.4 本课题研究意义

2. 文献综述

2.1 表面活性剂废水概述

2.1.1 表面活性剂的性质

2.1.2 表面活性剂废水的来源

2.1.3 表面活性剂废水的特点

2.1.4 表面活性剂废水的处理方法

2.1.4.1 物理法

2.1.4.2 化学法

2.1.4.3 生物法

2.1.4.4 联合处理方法

2.2 泡沫分离技术

2.2.1 泡沫分离简介

2.2.2 泡沫分离机理

2.2.3 泡沫分离特点

2.2.4 泡沫分离工艺

2.2.5 泡沫分离的影响因素

2.2.6 泡沫分离技术的应用

2.3 膜分离技术

2.3.1 膜分离简介

2.3.2 膜分离种类及其原理

2.3.3 膜分离特点

2.3.4 浓差极化和膜污染

2.3.4.1 浓差极化

2.3.4.2 膜污染

2.3.5 膜分离组件

2.3.6 膜分离的影响因素

2.3.7 膜分离技术的应用

2.4 课题的提出

2.5 本文研究内容

3. 实验研究

3.1 实验试剂与仪器

3.1.1 实验试剂

3.1.2 实验仪器

3.2 实验装置及操作

3.2.1 膜分离和泡沫分离外耦合操作

3.2.2 膜分离和泡沫分离内耦合操作

3.2.2.1 卷式纳滤膜组件和泡沫分离内耦合操作

3.2.2.2 板式反渗透膜组件和泡沫分离内耦合操作

3.2.2.3 中空纤维超滤膜管式组件和泡沫分离内耦合操作

3.3 实验数据处理方法

3.3.1 表面活性剂的浓度分析

3.3.1.1 紫外分光光度法

3.3.1.2 亚甲基蓝分光光度法

3.3.2 分离效率表征

3.4 膜污染及防治

3.4.1 膜污染的判定

3.4.2 膜污染的防治

4. 膜分离和泡沫分离外耦合实验结果与讨论

4.1 废水的预处理

4.2 膜分离和泡沫分离外耦合分离效果考察

4.3 技术优势评价

4.4 本章小结

5. 膜分离和泡沫分离内耦合实验结果与讨论

5.1 卷式纳滤膜组件和泡沫分离内耦合实验

5.1.1 纯水透过系数测定

5.1.2 卷式纳滤膜组件和泡沫分离内耦合分离效果考察

5.1.3 卷式纳滤膜组件和泡沫分离内耦合研究结论

5.2 板式反渗透膜组件和泡沫分离内耦合实验

5.2.1 纯水透过系数测定

5.2.2 板式反渗透膜组件和泡沫分离内耦合分离效果考察

5.2.2.1 压力对单纯板式反渗透膜及内耦合操作分离效果的影响

5.2.2.2 温度对单纯板式反渗透膜及内耦合操作分离效果的影响

5.2.2.3 浓度对单纯板式反渗透膜及内耦合操作分离效果的影响

5.2.2.4 流量对单纯板式反渗透膜及内耦合操作分离效果的影响

5.2.3 板式反渗透膜组件和泡沫分离内耦合研究结论

5.3 中空纤维超滤膜管式组件和泡沫分离的内耦合实验

5.3.1 纯水透过系数测定

5.3.2 中空纤维超滤膜管式组件和泡沫分离内耦合分离效果考察

5.3.2.1 系统稳定时间的测定

5.3.2.2 气液比对内耦合操作分离效果的影响

5.3.2.3 操作压力对内耦合操作分离效果的影响

5.3.2.4 料液浓度对内耦合操作分离效果的影响

5.3.3 中空纤维超滤膜管式组件和泡沫分离内耦合研究结论

6. 结论

参考文献

作者简历

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