超聲輔助清洗污染PVDF中空纖維超濾膜的研究.pdf

1、膜分離技術(shù)是利用天然或人工制備的、具有選擇透過(guò)性能的薄膜對(duì)多組分液體或氣體分離、分級(jí)、提純或富集的一項(xiàng)技術(shù)。膜分離過(guò)程能耗低、分離效率高、設(shè)備體積小，極具經(jīng)濟(jì)效益。由于化工廠污水成分復(fù)雜，使膜污染日益嚴(yán)重，研究污染膜的清洗過(guò)程、有效提高膜通量、延長(zhǎng)膜管使用壽命，具有重要的環(huán)保意義和較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　 超聲清洗技術(shù)，主要利用超聲空化和振動(dòng)的特性，清洗各種表面，如柔和地去除半導(dǎo)體膠片表面的顆粒，去除鋼條等機(jī)械零件表面的污垢等。膜過(guò)

2、濾的同時(shí)采用小功率超聲可起到抑垢、延緩膜污染的作用；而利用較大功率超聲可清洗污染膜，有效去除膜面污垢，恢復(fù)膜通量。
　　 中石化燕山分公司的廢水處理工藝采用加拿大ZENON公司聚偏氟乙烯膜超濾及反滲透雙膜法分離技術(shù)處理污水。本文研究了超聲對(duì)污染聚偏氟乙烯膜的清洗與過(guò)濾抑垢的可行性和有關(guān)工藝參數(shù)與超聲聲學(xué)參數(shù)對(duì)超濾膜過(guò)濾、清洗及抑垢的影響。通過(guò)掃描電鏡表征研究了變幅桿式和平板式超聲換能器去除膜表面的污垢的有效性，但發(fā)現(xiàn)當(dāng)聲強(qiáng)大于2

3、500 W/m2后，超聲會(huì)破壞膜面結(jié)構(gòu)，超聲功率越大，膜破壞所需超聲時(shí)間越短。
　　 本文還在模擬工廠實(shí)際生產(chǎn)條件下使用超聲波清洗單根膜和膜組件，清洗劑為2％檸檬酸水溶液。先用變幅桿式超聲處理，并結(jié)合電鏡照片表征，確定適宜膜清洗的聲場(chǎng)參數(shù)；再用40 kHz平板式超聲模擬工廠實(shí)際生產(chǎn)條件清洗污染膜組件。通過(guò)考察除垢率、水通量的變化，研究超聲聲強(qiáng)、頻率、處理時(shí)間等對(duì)清洗結(jié)果的影響，并根據(jù)掃描電鏡照片、除垢率和水通量等確定超聲清洗超濾

4、膜的最優(yōu)工藝參數(shù)。最優(yōu)工藝參數(shù)為：40kHz超聲，聲強(qiáng)為2200 W/m2，超聲作用時(shí)間為30 min。在該條件下，膜面不會(huì)受到破壞，除垢率和膜通量恢復(fù)率均能達(dá)到80％以上。
　　 再次，考察了超聲長(zhǎng)時(shí)間作用、膜浸泡時(shí)間、曝氣等參數(shù)對(duì)清洗效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聲強(qiáng)在2200 W/m2下作用30 h，膜面沒(méi)有受到破壞。2％檸檬酸浸泡時(shí)間6 h最佳，而曝氣時(shí)通量因氣體擾動(dòng)而相對(duì)減少。超聲和化學(xué)試劑協(xié)同清洗可以使通量恢復(fù)到初始通量

5、的80.7％，僅用化學(xué)藥劑清洗的通量恢復(fù)為66.3％。
　　 超聲結(jié)合反沖對(duì)污染膜有很好的抑垢、除垢效果。針對(duì)膜的有機(jī)物污染清洗，本文考察了有無(wú)超聲和反沖條件下的抑垢、清洗以及在次氯酸鈉水溶液對(duì)有機(jī)物污垢的反沖清洗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在抑垢實(shí)驗(yàn)中，無(wú)超聲和反沖條件下過(guò)濾6 h膜通量下降至初始通量的54.6％，加入超聲和反沖后過(guò)濾同樣時(shí)間，膜通量?jī)H下降至初始通量的76.8％，反沖清洗后膜通量恢復(fù)率達(dá)到95％以上；在利用10％的次氯酸鈉