畢業(yè)論文外文翻譯煤基微濾炭膜的制備及在含油廢水處理中的應用

1、湖北工業(yè)大學2010年畢業(yè)論文外文翻譯 06環(huán)境工程煤基微濾炭膜的制備及在含油廢水處理中的應用xxxx碳研究實驗室和精細化工國家重點實驗室，化學工程學院大連理工大學，大連116012，中國初稿定于2005年10月10日，修訂于2005年12月26日，定稿于2005年12月28日摘要使用擠壓法可以低成本得到用于含有廢水處理的煤基微濾碳膜的管狀框架結構。在研究孔徑對膜的影響中考察在處理含有廢水過程中含油廢水流體的膜壓和流量以及過濾速度。結果表明以煤基微濾碳膜在處理含油廢水領域是非常可行的。對于碳薄膜推薦的操作條件：1微米孔徑和0.10mpa的膜壓以及0.1米/秒流速。以煤基微濾炭膜處理含油污水的的

2、除油率高達97，油的濃度小于10mg / l時，則可達到中國國家廢水排放標準。 2006愛思唯爾bv公司版權所有。關鍵詞：微濾;炭膜;煤;應用;含油廢水1介紹含油廢水使很多行業(yè)產(chǎn)生的主要污染物。傳統(tǒng)的處理方法如重力分離和表面清除法，空氣分離法，demulsyfing，混凝和絮凝法經(jīng)常不能有效地解決這個問題，尤其是當油滴相當分散時，其中油滴直徑小于20微米1時。如今，一些新的技術已經(jīng)應用于含有廢水的處理因其高效的除油率以及非常低的成本。其中，膜分離技術已被發(fā)現(xiàn)是一種對含油污水的有效處理方法，因為除油效率高，能耗低，無化學添加劑和占用空間小。在過去的幾年，膜技術的發(fā)展迅猛，如微濾2,3，超濾4納濾

3、5和反滲透6，都被應用于含有廢水的處理。 這些膜主要是由高分子膜和陶瓷膜組件構成。碳薄膜，作為一種新型的多孔無機膜，是一種處理含有廢水的高效膜材料，由于其在蒸汽和溶劑中的穩(wěn)定性（蒸氣或溶劑，并非氧化性酸或堿和高溫高壓環(huán)境中運行）10-12。此文主要目標是探討煤基微濾炭膜的制備，煤基在中國含量豐富。此法準備用于申請含油廢水處理專利。2實驗2.1 物料其在表1中列出的屬性?？梢钥闯?，表1中的煤炭是寧夏無煙煤，其碳含量高，揮發(fā)分適中灰分含量低，這是一個良好煤基炭膜制備原料。準備過程如圖2-1顯示。 煤炭首先被研成微粒，然后與黏合劑混合，由一臺2.5 - 3.0mpa液壓擠壓機擠入一個10毫米外徑管中

4、。自然干燥后，管狀膜是在900car氣環(huán)境中以每小時三攝氏度的冷卻速度冷卻到室溫。煤炭樣品分析表：表1：各組分數(shù)據(jù)樣品直接分析最終分析濕份灰分揮發(fā)性物質碳氫氧寧夏煤2.343.1315.7087.251.063.54 2.2炭膜的表征煤炭為主的碳膜的孔結構特征在室溫異丙醇和氮氣porometry氣體液體環(huán)境中用濕泡影壓力方法測量。 平均毛孔大小和毛孔大小分布計算建議使用的方法13。 多孔性用中國國民標準方法測量。碳膜表面形態(tài)學的觀察使用掃描電子顯微鏡術(jsm-5600)。2.3微濾炭膜處理含油廢水原油與自來水混合得到了所需處理廢水，以轉速5500均勻攪拌10分鐘。該實驗裝置示意圖如圖3.1。

5、含油廢水由螺桿泵送入。流量通過流量計測量?？缒毫土魉偻ㄟ^調節(jié)閥門操控。截留系數(shù)（r）是計算按百分比計算。（1） (2-1)其中cf是原料中油含量，cp為慮后濃度。供稿的油濃度和滲透分析采用紫外分光光度法（uv7500）。油滴的大小由xsp的- 2xc光學顯微鏡觀察得到。煤炭 粉碎 粘合劑混合 成型 碳化 碳膜 圖2-1碳膜制作過程3結果和討論3.1制備煤基微濾炭膜在含油廢水處理，碳孔徑對膜分離性能有很大的影響。因此追求越來越高的除油效率時，對膜孔大小的選擇是非常重要的。在制備碳膜時，炭化過程中膜孔結構的碳是由進化的小分子分解產(chǎn)生的氣體通過在煤顆粒之間的空間揮發(fā)性和填充粘合劑相互影響形成。煤

6、的顆粒大小會確定孔隙結構和炭膜孔徑。因此，微濾炭膜的不同孔徑大小可通過控制煤炭粒度操控這項工作。4，11和20微米的孔徑常是制備煤基微濾炭膜的選擇。影響碳薄膜的性能的因素列于表2和圖3-1可以看出，隨著煤粒尺寸增加，炭膜平均孔徑也增大了，孔徑分布越廣泛，純水通量增加，但其孔隙度減少。三種碳膜sem照片（如圖所示3.3）表明，碳膜具有表面光滑均勻結構，隨著煤顆粒減小，孔隙結構減少膜成型越好。上述結果還表明，煤基微濾炭膜具有均勻孔隙結構與高孔隙度。 表3-1 三種膜的特性分析碳粒的平均粒徑（m）膜的特性膜孔徑（m）孔隙率%面積（）流量(l/m2h)40.645.630.0275 230.1111.

7、042.150.0275450.7161.439.940.0275530.6 圖3.1 流程示意圖的物料橫向流動的微系統(tǒng)。(1)，2-7螺桿泵,12-15;(6),17-19、22、23)閥;(8-10)水箱,(11);(16，20）流量計;(21,25)壓力表:(24)膜組件。3.2煤基微濾炭膜對含油廢水的處理3.2.1 孔大小的影響不同膜孔大小的微濾碳膜用于處理含油廢水時通量不同（0.6，1.0和1.4微米）處理過程如圖3.2所示。隨著碳膜孔徑的增加，初始流量增加。此外，隨著過濾時間的增加，每個碳膜的通量迅速下降，含油廢水的處理過程中逐步達到一定值，這主要是由污垢和濃差極化引起的。炭膜孔徑

8、為0.6微米時，過濾60分鐘后通量穩(wěn)定達在只有20 l/m2 左右。然而，在處理含油廢水時孔徑為1.0米，1.4米的炭膜會發(fā)生一個有趣的現(xiàn)象。1.4米的炭膜會有較高的初始通量，但隨時間變化較1.0微米的炭膜通量下降更明顯。關于油滴大小由光學顯微鏡觀察如圖。6所示?？梢钥闯?，油滴尺寸均小于5微米的含油廢水，其中有些是1.0微米左右這將導致膜孔徑為1.4微米時較1.0微米更容易被堵塞，這導致它的滲透通量快速下降。基于這些結果，1.0 微米孔徑被推薦為更適合含油廢水處理。圖3.2 不等粒徑碳粒對膜孔隙的影響3.2.2 跨膜壓力對過濾通量的影響跨膜壓力是一個關鍵因素，影響分離含油廢水的性能。圖.3.3

9、顯示過濾通量隨時間在0.06，0.10和0.14mpa跨膜壓力而變化的過程。由圖觀察到，高操作壓力表現(xiàn)出較高的初始穩(wěn)定狀態(tài)，因為驅動力更高。然而，隨著操作壓力的增加，隨時間增長過濾通量下降的程度也有所增加。這表明小油滴更加容易地滲入碳膜表面進入膜毛孔，從而得到阻截。 所以， 0.10mpa橫跨膜壓力為含油廢水處理時建議使用的壓力。圖3.3 電子顯微鏡觀測圖像 a:4m b:11m c:20m3.2.3 污水流速對過濾通量的影響圖3.4顯示了流速，過濾通量，隨時間的變化。速度為0.06，0.08和0.10米/秒結果表明：一個較高流速，將有利于在過濾過程中的穩(wěn)定階段保持高過濾通量，高污水流速可以產(chǎn)

10、生高剪切應力并減小膜表面濾餅層厚度，其中本系統(tǒng)的流量模式，將從層流轉為湍流（相應的雷諾數(shù)分別3390，4538和5660，）。因此，0.10米/秒為對含油廢水膜處理建議的流速。表3.4 膜孔徑對膜通量的影響 3.2.4 膜的分離性能為了評估碳基膜分離性能對含油廢水廢水處理過程中的分離性能，以上選擇討論具有1.0微米孔徑炭膜對含油廢水處理的根據(jù)，其結果列于表3。其中規(guī)定的條件跨膜壓力為0.10mpa和0.10米/秒橫流速度。表3所見，無論什么油濃度結果是，石油排斥系數(shù)高達97，滲透油的濃度都較低，小于10毫克/升后，煤基微濾炭膜處理法所排放的廢水，符合國家排放標準。這表明，以煤基微濾炭膜處理含油

11、廢水是可行的。表3.5 油滴粒徑表3.6 壓力對膜通量的影響 表3.7 流速對膜通量的影響4結論管式微濾炭膜孔隙結構均勻，成本低。通過調整煤粒大小控制碳膜的孔徑。在含油廢水處理時，碳膜孔徑，跨膜壓力和橫流流速這些因素對廢水過濾通量有明顯的影響。具有大孔徑，高壓力更容易堵塞膜孔，過濾通量下降的結果，高橫流速度將有利于提高過濾由于高通量對膜表面產(chǎn)生剪應力從而減少泥沙淤積層的高度。碳與膜孔徑1.0米，建議處理含油廢水的最佳操作條件為跨膜壓力差為0.10mpa，橫流的速度0.1米/秒。經(jīng)過煤基微濾炭膜處理，含油污水的油截留系數(shù)高達97，而石油的滲透濃度小于10毫克/ l時，可達到國家排放標準。這些結果

12、表明，此法用于處理含油廢水是非常可行的。表3膜的分離性能進水含油量mg/l出水含油量mg/l截留率流量1202.7097.864.32502.7498.960.74005.6098.658.2（流量為100時所測）參考資料1 m. cheryan, n. rajagopalan, j. membr. sci. 151 (1998) 1328.2 j. mueller, y.w. cen, r.h. davis, j. membr. sci. 129 (1997) 221235.3 h. ohya, j.j. kim, a. chinen, m. aihara, s.i. semenova, y

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