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改性离子交换膜降低采油废水矿化度试验研究

作　者: 马云香
导　师: 于水利
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 改性离子交换膜采油废水矿化度膜污染
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

含油污水增多的问题是石油工业面临的一个重要问题。随着三次采油技术的不断发展,原有水驱含油污水处理工艺已经不能满足日趋复杂的油田污水处理要求。经研究发现,膜法处理技术能使油田采出水达到最严格的出水水质标准,是公认的最具发展潜力的处理方法之一。开发膜通量大、膜性能好、抗污染的材料是当前急需解决的课题。为此,本研究采用一种无机纳米改性有机高分子材料的新型离子交换膜,自行设计了小型电渗析试验装置,针对大庆聚合物驱油田采出水进行降低采油废水矿化度(降矿化度,又被称为脱盐)试验,并对改性膜的脱盐效果和膜污染机理与清洗技术展开了研究。利用自行研制的小型电渗析试验装置,对采油废水进行深度处理试验,考察了改性PVDF离子交换膜降低采油废水矿化度的效果,讨论了操作压力、料液浓度、料液温度、运行时间对离子交换膜分离性能的影响。探讨了原油、悬浮物和聚合物对改性离子交换膜的污染分析及清洗方法。结果表明：改性离子交换膜的脱盐效果要好于未改性离子交换膜；改性膜的极限电流密度、脱盐率要大于未改性膜,并且消耗的能量要小于未改性膜。该改性PVDF离子交换膜装置最佳运行参数为：工作电压8V,浓、淡水流量均为25L/h。试验发现,电渗析装置对含盐水中各种成分的去除效率不同,对阳离子的去除率为92.3%,阴离子的平均去除率为92.5%,而对该溶液体系的去除率达到了92.4%,所以该电渗析能有效地去除阳离子和阴离子。污染物对改性PVDF阳离子交换膜污染程度较轻,对改性PVDF阴离子交换膜污染较重,改性膜所吸附的污染物数量少于未改性膜。根据各种污染物对膜的污染机理分析,研究出了污染膜的清洗方法,被悬浮物、原油污染的改性膜较佳的清洗方法分别是盐酸清洗法、碱-表面活性剂清洗法,采用上述清洗方法对含悬浮物、原油和聚合物的原水污染的膜进行化学清洗,将能有效提高PVDF离子交换膜的脱盐率

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-25
  1.1 采油废水的来源及特征  10-11
    1.1.1 采油废水的来源  10
    1.1.2 采油废水的特征  10-11
  1.2 采油废水处理技术研究现状  11-13
    1.2.1 处理采油废水的传统技术  11-12
    1.2.2 油田采出水处理存在的问题  12-13
  1.3 膜分离技术在含油废水处理中的应用分析  13-16
    1.3.1 膜技术处理含油污水的研究现状  13-14
    1.3.2 几种降矿化度技术的对比分析  14-16
  1.4 离子交换膜电渗析法脱盐技术研究  16-18
    1.4.1 电渗析原理  16
    1.4.2 离子交换膜选择透过机理  16-17
    1.4.3 离子交换膜脱盐与浓缩研究进展  17-18
  1.5 离子交换膜污染控制技术与清洗方法分析  18-23
    1.5.1 膜污染的定义  18
    1.5.2 离子交换膜的污染机理  18-19
    1.5.3 离子交换膜污染的影响因素  19-21
    1.5.4 防止膜污染的措施及清洗方法  21-22
    1.5.5 离子交换膜污染评价方法  22-23
  1.6 课题研究的意义及主要内容  23-25
    1.6.1 课题研究的目的与意义  23-24
    1.6.2 研究内容  24-25
第2章试验材料及方法  25-32
  2.1 制备离子交换膜的原料及方法  25-26
    2.1.1 原料与设备  25
    2.1.2 制备方法  25-26
  2.2 脱盐试验材料及装置  26-28
    2.2.1 电渗析的原理  26
    2.2.2 试验装置  26-27
    2.2.3 电渗析器技术参数的测定  27-28
    2.2.4 试验料液  28
  2.3 试验水样分析项目及分析方法  28-32
    2.3.1 电导率的测定  28-29
    2.3.2 离子组分的测定  29
    2.3.3 含油量的测定  29-30
    2.3.4 聚丙烯酰胺的测定  30-31
    2.3.5 悬浮物浓度的测定  31-32
第3章改性离子交换膜降低采油废水矿化度试验研究  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 电渗析工作电流与淡水电导率的变化规律研究  32-34
  3.3 电压对脱盐效果的影响研究  34-37
    3.3.1 电压对脱盐率的影响  34-35
    3.3.2 电压对脱盐能耗和脱盐时间的影响  35-37
  3.4 淡水流量对脱盐效果的影响研究  37-40
    3.4.1 淡水流量对脱盐率的影响  37-39
    3.4.2 淡水流量对能耗和脱盐时间的影响  39-40
  3.5 优化工艺条件  40
  3.6 电渗析对不同离子的去除率研究  40-42
  3.7 本章小结  42-43
第4章改性离子交换膜抗污染性与清洗技术研究  43-61
  4.1 引言  43
  4.2 离子交换膜污染机理  43-45
    4.2.1 浓差极化原理  44-45
    4.2.2 膜污染吸附作用力  45
  4.3 试验用水  45-46
    4.3.1 含盐水样的配制  45-46
    4.3.2 含油污水的配制  46
    4.3.3 含悬浮物污水的配制  46
    4.3.4 含聚合物污水的配制  46
    4.3.5 含以上三种污染物的污水的配制  46
  4.4 改性离子交换膜污染试验研究  46-55
    4.4.1 试验方法  47
    4.4.2 悬浮物对膜的污染  47-50
    4.4.3 聚合物对膜的污染  50-52
    4.4.4 原油对膜的污染  52-55
  4.5 改性PVDF离子交换膜污染的清洗技术  55-59
    4.5.1 悬浮物污染膜的清洗  55-57
    4.5.2 原油污染膜的清洗  57-58
    4.5.3 原水污染膜的清洗  58-59
  4.6 本章小结  59-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

改性离子交换膜降低采油废水矿化度试验研究

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