油田水分级处理用亲水改性分离膜及其性能研究
发布时间：2022-01-12 09:37
大量油田采出废水的处理及回收利用成为了油井采出过程中亟需解决的一个问题。对油田采出水进行分离和纯化是资源回收和环境污染治理的有效途径。膜分离技术是一项高效的油水分离技术,可以实现不同组分水体的分离和纯化。本论文中,针对复杂油水体系易对膜产生污染,导致膜分离性能下降的问题,提出对油田采出水进行分级处理,针对不同阶段的油水体系制备相应的亲水性复合膜,建立低成本高效油田采出水分离纯化的膜集成技术,对油田采出水的膜法精细处理起指导作用。针对油田采出水初期含有高浓度油的油水体系,制备了具有多尺度微纳结构的超亲水和水下超疏油聚酯/Zn O/PEI分离膜,在重力作用下预除去大尺寸油滴和悬浮物,降低后续分离过程的膜污染。制备的聚酯/Zn O/PEI膜具有良好的易清洗性,使用循环稳定性、环境稳定性以及抗菌性,能在10次循环使用后对油水混合液保持99.9%以上的分离效率,过滤后溶液中的油含量小于15 ppm,有利于其对复杂油田采出水体系的分离。探究了分离膜在油水分离过程中的机理,多尺度微纳结构、超亲水性和水下超疏油性促使聚酯/Zn O/PEI膜有效分离油水混合液且不受油滴污染。针对油田采出水中含有的油水乳...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制备[106]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-12-水的PVDF基体中用于改善PVDF膜的抗污染性能。引入纤维素纳米晶后，PVDF膜结构得到优化，亲水性提高，水渗透通量增强。纤维素纳米纳米晶在PVDF膜表面形成了一层水化层，为提高抗污染性能提供了必要的亲水性条件，改性后PVDF膜通量恢复率得到明显提高，不可逆的污染率有明显下降。图1-1PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制备[106]Fig.1-1ThefabricationprocessofPVC/PVC-g-PEGMAcompositemembrane[106]Wang等人[109]在外加电场的作用下，利用相转化过程在聚醚砜（PES）膜基体中混入少量的氧化石墨烯来改善PES膜的性能。在直流外加电场的作用下，铸膜液中的氧化石墨烯向阳极迁移，氧化石墨烯在共混膜的表面发生聚集，膜的亲水性和表面负电荷密度增加。在外加电场下制备的PES混合膜不仅水通量有了明显的提高，同时对甲基红染料的截留效率也有一定程度的增加，在5000V/cm的电场下，PES共混膜展现出最优异的通量恢复率和最低的不可逆污染效率。图1-2纤维素纳米晶改性PVDF抗污染膜制备[108]Fig.1-2ThefabricationprocessofCNC/PVDFanti-foulingmembrane[108]
第1章绪论-13-图1-3氧化石墨烯改性PES/GO膜制备[109]Fig.1-3ThefabricationprocessofGOmodifiedPES/GOmembrane[109]1.3.2.2表面改性许多研究者着重研究对分离膜表面进行改性从而提升分离过程中分离膜的性能[110]。提高分离效率以及增强膜的抗污染性能是目前分离膜表面改性的重要研究目的。膜污染是分离膜使用过程中的重要受限因素，膜表面改性技术可以在一定程度上减少实际应用过程中的膜污染[111,112]。分离膜的表面改性技术是在分离膜表面附着或绑定具有提供额外相互作用的物质，改变膜表面理化性质，从而提高膜性能。表面改性的方式多种多样，可以通过物理方式进行，也可以通过化学反应达到[113,114]。具体有离子束辐照，等离子体辐照，气相沉积，接枝，涂覆和酸碱处理等方法[115–117]。这些改性方法可以单独或与其他方法协同使用，最终达到提升分离膜性能的目的。表面改性依赖于基体膜和新功能层之间的协同作用，对分离膜的表面改性主要集中在以下两个方面：通过减小分离膜和待过滤分子之间的相互作用从而将膜污染降低到最小；提高膜的选择性或在分离膜表面重新建立一个全新的分离功能层体系。在表面改性过程中，常常引入亲水性或两亲性组元，在膜表面建立一层亲水性结构，增强膜的亲水性，以达到抗污染的目的。Xu等人[118]通过共沉积聚乙烯亚胺（PEI）和聚多巴胺（PDA）的方式，在聚苯硫醚（PPS）膜表面建立了一个稳定且具有良好润湿性的涂层，赋予了PPS膜良好的分离性能和耐用性能。改性的PPS分离膜可以有效的阻止染料与膜基体以及膜孔表面发生反应，对甲基蓝和罗丹明B的截留率可达99%以上，同时具有优良的抗污染性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nano CuO/g-C3N4 sheets-based ultrafiltration membrane with enhanced interfacial affinity,antifouling and protein separation performances for water treatment application[J]. Thanigaivelan Arumugham,Reshika Gnanamoorthi Amimodu,Noel Jacob Kaleekkal,Dipak Rana. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[2]论油田采出水处理回注的现状及技术发展[J]. 万妍利. 化工管理. 2019(08)
[3]油气田采出水处理技术[J]. 盖文林,孙钰涵,赵梓旭. 石化技术. 2018(05)
[4]膜分离技术在环境工程中的应用现状及发展前景[J]. 隋冰. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[5]Membrane materials in the pervaporation separation of aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures—A review[J]. Hong-Xia Liu,Naixin Wang,Cui Zhao,Shulan Ji,Jian-Rong Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(01)
[6]油田水处理技术应用现状与发展展望[J]. 李勇怀,龙云,张炜强,王玺. 化工管理. 2015(01)
[7]油田采出水处理技术与进展[J]. 陈进富. 环境工程. 2000(01)
[8]含油污水膜技术处理[J]. 唐燕辉,梁伟,柴章民. 精细石油化工. 1998(02)
本文编号：3584542
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制备[106]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-12-水的PVDF基体中用于改善PVDF膜的抗污染性能。引入纤维素纳米晶后，PVDF膜结构得到优化，亲水性提高，水渗透通量增强。纤维素纳米纳米晶在PVDF膜表面形成了一层水化层，为提高抗污染性能提供了必要的亲水性条件，改性后PVDF膜通量恢复率得到明显提高，不可逆的污染率有明显下降。图1-1PVC/PVC-g-PEGMA共混膜制备[106]Fig.1-1ThefabricationprocessofPVC/PVC-g-PEGMAcompositemembrane[106]Wang等人[109]在外加电场的作用下，利用相转化过程在聚醚砜（PES）膜基体中混入少量的氧化石墨烯来改善PES膜的性能。在直流外加电场的作用下，铸膜液中的氧化石墨烯向阳极迁移，氧化石墨烯在共混膜的表面发生聚集，膜的亲水性和表面负电荷密度增加。在外加电场下制备的PES混合膜不仅水通量有了明显的提高，同时对甲基红染料的截留效率也有一定程度的增加，在5000V/cm的电场下，PES共混膜展现出最优异的通量恢复率和最低的不可逆污染效率。图1-2纤维素纳米晶改性PVDF抗污染膜制备[108]Fig.1-2ThefabricationprocessofCNC/PVDFanti-foulingmembrane[108]
第1章绪论-13-图1-3氧化石墨烯改性PES/GO膜制备[109]Fig.1-3ThefabricationprocessofGOmodifiedPES/GOmembrane[109]1.3.2.2表面改性许多研究者着重研究对分离膜表面进行改性从而提升分离过程中分离膜的性能[110]。提高分离效率以及增强膜的抗污染性能是目前分离膜表面改性的重要研究目的。膜污染是分离膜使用过程中的重要受限因素，膜表面改性技术可以在一定程度上减少实际应用过程中的膜污染[111,112]。分离膜的表面改性技术是在分离膜表面附着或绑定具有提供额外相互作用的物质，改变膜表面理化性质，从而提高膜性能。表面改性的方式多种多样，可以通过物理方式进行，也可以通过化学反应达到[113,114]。具体有离子束辐照，等离子体辐照，气相沉积，接枝，涂覆和酸碱处理等方法[115–117]。这些改性方法可以单独或与其他方法协同使用，最终达到提升分离膜性能的目的。表面改性依赖于基体膜和新功能层之间的协同作用，对分离膜的表面改性主要集中在以下两个方面：通过减小分离膜和待过滤分子之间的相互作用从而将膜污染降低到最小；提高膜的选择性或在分离膜表面重新建立一个全新的分离功能层体系。在表面改性过程中，常常引入亲水性或两亲性组元，在膜表面建立一层亲水性结构，增强膜的亲水性，以达到抗污染的目的。Xu等人[118]通过共沉积聚乙烯亚胺（PEI）和聚多巴胺（PDA）的方式，在聚苯硫醚（PPS）膜表面建立了一个稳定且具有良好润湿性的涂层，赋予了PPS膜良好的分离性能和耐用性能。改性的PPS分离膜可以有效的阻止染料与膜基体以及膜孔表面发生反应，对甲基蓝和罗丹明B的截留率可达99%以上，同时具有优良的抗污染性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nano CuO/g-C3N4 sheets-based ultrafiltration membrane with enhanced interfacial affinity,antifouling and protein separation performances for water treatment application[J]. Thanigaivelan Arumugham,Reshika Gnanamoorthi Amimodu,Noel Jacob Kaleekkal,Dipak Rana. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[2]论油田采出水处理回注的现状及技术发展[J]. 万妍利. 化工管理. 2019(08)
[3]油气田采出水处理技术[J]. 盖文林,孙钰涵,赵梓旭. 石化技术. 2018(05)
[4]膜分离技术在环境工程中的应用现状及发展前景[J]. 隋冰. 中国战略新兴产业. 2018(12)
[5]Membrane materials in the pervaporation separation of aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures—A review[J]. Hong-Xia Liu,Naixin Wang,Cui Zhao,Shulan Ji,Jian-Rong Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(01)
[6]油田水处理技术应用现状与发展展望[J]. 李勇怀,龙云,张炜强,王玺. 化工管理. 2015(01)
[7]油田采出水处理技术与进展[J]. 陈进富. 环境工程. 2000(01)
[8]含油污水膜技术处理[J]. 唐燕辉,梁伟,柴章民. 精细石油化工. 1998(02)
本文编号：3584542
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