超滤处理乳化油废水试验研究_吴春华
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2 50． 4 L / （ m2 h） ， 运行 2 h 后仅为 31． 2 L / （ m h ） ，
．
膜通量并没有出现随压力的提高而提高的现象 ． 虽然提高压力可以使膜通量增大， 但同时也会加 快膜表面的浓差极化， 在膜面形成凝胶层， 容易使 油滴在膜孔或膜面上沉积， 引起严重的膜污染， 使
收稿日期： 2011 － 05 － 16
． 超滤技术处理含油废水时可不经过破
乳过程， 直接实现油水分离， 并且不产生含油污 浓缩液可焚烧处理， 透过流量和水质较稳定， 泥， 不随进水中油浓度的波动而变化， 特别适合于高 浓度乳化油废水的处理． 另外， 超滤装置体积小，
mail： wchjhy@ 163． com． 通讯作者简介： 吴春华（ 1966 － ） ， 女， 副教授， 重庆人． 主要研究方向为工业水处理 ． E基金项目： 上海市科委能力建设项目（ 08160512600 ） ．
吴春华， 等： 超滤处理乳化油废水试验研究
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在料液浓度为 365 mg / L 和操作压力为 0． 1 MPa 的条件下， 比较了截留分子量为100 000 的聚 砜、 聚氯乙烯、 聚偏氟乙烯超滤膜对含油废水的处 见图 2． 理效果，
表1
膜材料 改性前聚偏氟乙烯膜 改性后聚偏氟乙烯膜 聚砜 1 聚砜 2 聚氯乙烯
图4 不同浓度含油废水进出水含油量 及除油率变化趋势
由表 2 和图 4 可以看出， 聚偏氟乙烯超滤膜 对乳化油有较强的适应性， 在不同进料浓度下， 除 油率都能达到 95% 以上． 另外， 进料液中油的浓 度对分离效率也有很大影响， 料液的浓度越高， 分 离效率越高． 当料液浓度从 155 mg / L 增加到 555 mg / L 时， 出水含油量略有增加， 分离效率变高． 因
15 L / （ m2 h） 下降至 2． 7 L / （ m2 h ） ， 聚氯乙烯膜由 2 2 13． 2 L / （ m h） 下降至 3 L / （ m h） ， 出水量极小． 而 聚砜的疏水性强， 有一定的亲油性， 使得聚砜膜用 于含油污水处理时， 膜易污染， 水通量极小． 由此可见， 在处理乳化油废水时， 聚偏氟乙烯 、 超滤膜的亲水性 耐污染能力远大于聚砜和聚氯 乙烯膜， 因此本试验选择聚偏氟乙烯膜处理含油 废水． 在选定聚偏氟乙烯超滤膜作为处理乳化油废 水的膜材质后， 进行改性前后的膜处理 555 mg / L 含油废水时的通量变化试验． 图 3 为改性前后超 滤膜组件在运行 4 h 后通量变化趋势． 由图 3 可 知， 改性后膜通量衰减趋势较改性前平缓 ， 稳定后 2 的 膜 通 量 也 由 16． 8 L / （ m h ） 提 高 到 21 L / （ m2 h ） ， 提高了 20% ， 说明改性后的膜具有较好的 耐污染性能．
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电
力
学
院
学
报
2011 年
能耗低， 分离过程可实现高度自动化． 采用超滤技 术处理油田采出水、 金属加工、 石油化工含油废 水、 钢铁厂冷轧乳化液废水和油田回注水等都取 ［25 ］ ． 得了良好效果 本文 采 用 经 Fenton 改 性 后 的 聚 偏 氟 乙 烯 （ PVDF） 超滤膜， 自制内压式超滤膜组件处理乳 研究改性 PVDF 超滤膜对于乳化油的 化油废水， 去除效果． 在处理料液类型给定及膜选定的条件 下， 主要研究操作压力、 膜面流速、 运行温度、 料液 浓度等参数对过滤过程的影响， 以确定合适的工 艺条件， 使膜分离过程能长时间稳定运行 ， 达到既 能除油、 又能维持较高出水通量的目的．
第 27 卷第 4 期 2011 年 8 月
上
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海
电力Biblioteka 学院of学
Electric
报
Pow er
Vol． 27 ，No． 4 Aug． 2011
Shanghai
University
1． 1
材料与试剂 本实验的材料和试剂主要有： 聚偏氟乙烯超
出水水质检测
滤膜（ 山东招远海威斯特膜材料有限公司 ） ； 聚砜 超滤膜 1 （ 山东招金膜天膜有限公司 ） ； 聚砜超滤 膜 2 （ 山东招远海威斯特膜材料有限公司 ） ； 聚氯 乙烯超 滤 膜 （ 山 东 招 远 海 威 斯 特 膜 材 料 有 限 公 司） ； 乳化油（ 上海友凯贸易有限公司 ） 石油醚 （ 分 国药集团化学试剂有限公 析纯 30 ～ 60 ℃ 沸程， 司） ； 石油醚（ 光学纯 60 ～ 90 ℃ 沸程， 国药集团化 学试剂有限公司） ； 无水硫酸钠 （ 国药集团化学试 剂有限公司） ． 1． 2 乳化油废水的配置 自配不同浓度的乳化油废水， 先将不同质量
表2 图2 不同材质超滤膜处理含油废水的通量变化
进水含油量 mg · L －1 155 5． 4 7． 2 8． 2 9． 7 12． 3 13． 8 212 247 365 484 555
不同浓度含油废水除油率
出水含油量 除油率 / % 96． 52 96． 60 96． 68 97． 23 97． 46 97． 51
考虑到膜组件具有一定长度， 污染物在膜表 面不断沉积， 膜进口流速与出口流速值并不相同 ， 因此本试验选择平均透过流速来确定膜面流速的 值， 即： u=
图1 处理乳化油废水实验装置
（ v1 － v2 ） D 4L
式中： v1 v2 L D 1． 3． 3
m / s； 膜丝进口流速， m / s； 膜丝出口流速， cm； 膜丝长度， cm． 膜丝直径，
的乳化油加入自来水中并搅拌均匀． 每次运行前 都需充分搅拌， 当出现油水分离现象时应重新配 制． 1． 3 1． 3． 1 分析方法 水通量
单位膜面 水通量是指在一定的操作压力下， 积在单位时间内透过水的量， 即： J= 式中： J V A t 1． 3． 2 V At
L / （ m2 h ） ； 水通量， L； 滤液体积， m ； 分离膜的有效面积， h． 获得滤液所需的时间， 膜面流速
［1 ］
乳化油废水的处理方法很多， 如机械分离法、 气浮法、 吸附法、 生物氧化法等． 这些常见的含油 废水分离方法存在诸多不足： 机械分离法处理效 果不理想， 设备占地面积大， 处理后的废水不能回 收利用； 气浮法分离乳化油废水时需投加大量药 剂， 并产生大量浮渣， 需要进行后续处理； 活性炭 吸附法成本高， 活性炭不易再生利用； 采用生物氧 化法时传氧过程易受抑制． 因此， 发展更高效、 更 节能的处理技术已成必然， 而超滤技术就是其中
2
1
材料与方法
2 本实验自制有效膜面积约为 0． 1 m 的超滤 搭建处理乳化油废水膜通量测试装置 ， 装 膜组件，
置实物见图 1． 料液经泵送至流量计， 通过膜组件 进行过滤， 渗透液回收作为反洗及正洗用水 ， 浓缩 液进入料液箱循环．
假如膜丝内部流速均匀， 则膜面流速为： Q v= A 式中： Q A L / h； 进水流量， m2 ． 膜丝截面积，
所用膜材料的接触角
接触角 77． 2 53． 1 68． 0 74． 8 82． 9
（ °）
图3
改性前后膜处理含油废水通量变化
2． 2
料液浓度的影响
选择聚偏氟乙烯超滤膜， 配制不同浓度的含 油废水， 在操作压力为 0． 1 MPa， 膜面流速为 2 m / s， 温度为 20 ～ 26 ℃ 的条件下， 考察膜通量随运行 并测定不同料液浓度时超滤对乳化 时间的变化， 油的去除率． 不同浓度含油废水出水含油量及除 油率变化见表 2 ， 图 4， 图 5．
由图 2 可以看出， 在运行初期， 聚砜、 聚氯乙 烯超滤膜的初始通量比聚偏氟乙烯超滤膜小很 多； 在运行 1 h 后， 聚偏氟乙烯膜水通量下降缓
2 慢， 仅由 初 始 通 量 60 L / （ m h ） 下 降 为 54． 4 L / （ m2 h） ； 而聚砜膜 1 水通量下降很快， 由初始的 2 2 36． 7 L / （ m h） 下降至 10． 7 L / （ m h） ， 聚砜膜 2 由
Research on Emulsion Oil Wastewater Treated by Ultrafiltration
WU Chunhua，ZENG Yunan，ZHU Ting
（ School of Thermal Power and Environmental Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090 ，China）
出水达到国家污水综合排放标准 ． 当料液温度维持在 20 ～ 26 ℃ ， 上． 当料液乳化油浓度在 365 mg / L 以下时，
2 膜组件在操作压力为 0． 1 MPa， 膜面流速为 2 m / s 运行约 4 h 时， 膜通量稳定在 38． 4 L / （ m h） ．
关键词： 聚偏氟乙烯超滤膜； 乳化油废水； 膜通量 中图分类号： X703． 1 文献标志码： A
文章编号： 1006 － 4729 （ 2011 ） 04 － 0341 － 05
超滤处理乳化油废水试验研究
吴春华，曾郁楠，朱 婷
（ 上海电力学院 能源与环境工程学院，上海 200090 ） 摘 要： 改性聚偏氟乙烯（ PVDF） 超滤膜对乳化油废水适应性很强， 在不同浓度下， 其除油率可达到 95% 以
选用紫外分光光度法来测定含油废水及超滤 出水油含量， 绘制标准曲线． 水样含油量为： Ce = 式中： m V 1 000 m V
mg； 从标准曲线中查出相应油的量， ml． 水样体积，
2
2． 1
实验结果与讨论
膜材质的影响
实验选用截留分子量为 100 000 的聚偏氟乙 烯超滤膜、 聚砜、 聚氯乙烯超滤膜处理乳化油废 水， 不同膜材质的接触角见表 1．
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膜通量并没有出现随压力的提高而提高的现象 ． 虽然提高压力可以使膜通量增大， 但同时也会加 快膜表面的浓差极化， 在膜面形成凝胶层， 容易使 油滴在膜孔或膜面上沉积， 引起严重的膜污染， 使
收稿日期： 2011 － 05 － 16
． 超滤技术处理含油废水时可不经过破
乳过程， 直接实现油水分离， 并且不产生含油污 浓缩液可焚烧处理， 透过流量和水质较稳定， 泥， 不随进水中油浓度的波动而变化， 特别适合于高 浓度乳化油废水的处理． 另外， 超滤装置体积小，
mail： wchjhy@ 163． com． 通讯作者简介： 吴春华（ 1966 － ） ， 女， 副教授， 重庆人． 主要研究方向为工业水处理 ． E基金项目： 上海市科委能力建设项目（ 08160512600 ） ．
吴春华， 等： 超滤处理乳化油废水试验研究
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在料液浓度为 365 mg / L 和操作压力为 0． 1 MPa 的条件下， 比较了截留分子量为100 000 的聚 砜、 聚氯乙烯、 聚偏氟乙烯超滤膜对含油废水的处 见图 2． 理效果，
表1
膜材料 改性前聚偏氟乙烯膜 改性后聚偏氟乙烯膜 聚砜 1 聚砜 2 聚氯乙烯
图4 不同浓度含油废水进出水含油量 及除油率变化趋势
由表 2 和图 4 可以看出， 聚偏氟乙烯超滤膜 对乳化油有较强的适应性， 在不同进料浓度下， 除 油率都能达到 95% 以上． 另外， 进料液中油的浓 度对分离效率也有很大影响， 料液的浓度越高， 分 离效率越高． 当料液浓度从 155 mg / L 增加到 555 mg / L 时， 出水含油量略有增加， 分离效率变高． 因
15 L / （ m2 h） 下降至 2． 7 L / （ m2 h ） ， 聚氯乙烯膜由 2 2 13． 2 L / （ m h） 下降至 3 L / （ m h） ， 出水量极小． 而 聚砜的疏水性强， 有一定的亲油性， 使得聚砜膜用 于含油污水处理时， 膜易污染， 水通量极小． 由此可见， 在处理乳化油废水时， 聚偏氟乙烯 、 超滤膜的亲水性 耐污染能力远大于聚砜和聚氯 乙烯膜， 因此本试验选择聚偏氟乙烯膜处理含油 废水． 在选定聚偏氟乙烯超滤膜作为处理乳化油废 水的膜材质后， 进行改性前后的膜处理 555 mg / L 含油废水时的通量变化试验． 图 3 为改性前后超 滤膜组件在运行 4 h 后通量变化趋势． 由图 3 可 知， 改性后膜通量衰减趋势较改性前平缓 ， 稳定后 2 的 膜 通 量 也 由 16． 8 L / （ m h ） 提 高 到 21 L / （ m2 h ） ， 提高了 20% ， 说明改性后的膜具有较好的 耐污染性能．
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能耗低， 分离过程可实现高度自动化． 采用超滤技 术处理油田采出水、 金属加工、 石油化工含油废 水、 钢铁厂冷轧乳化液废水和油田回注水等都取 ［25 ］ ． 得了良好效果 本文 采 用 经 Fenton 改 性 后 的 聚 偏 氟 乙 烯 （ PVDF） 超滤膜， 自制内压式超滤膜组件处理乳 研究改性 PVDF 超滤膜对于乳化油的 化油废水， 去除效果． 在处理料液类型给定及膜选定的条件 下， 主要研究操作压力、 膜面流速、 运行温度、 料液 浓度等参数对过滤过程的影响， 以确定合适的工 艺条件， 使膜分离过程能长时间稳定运行 ， 达到既 能除油、 又能维持较高出水通量的目的．
第 27 卷第 4 期 2011 年 8 月
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电力Biblioteka 学院of学
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Vol． 27 ，No． 4 Aug． 2011
Shanghai
University
1． 1
材料与试剂 本实验的材料和试剂主要有： 聚偏氟乙烯超
出水水质检测
滤膜（ 山东招远海威斯特膜材料有限公司 ） ； 聚砜 超滤膜 1 （ 山东招金膜天膜有限公司 ） ； 聚砜超滤 膜 2 （ 山东招远海威斯特膜材料有限公司 ） ； 聚氯 乙烯超 滤 膜 （ 山 东 招 远 海 威 斯 特 膜 材 料 有 限 公 司） ； 乳化油（ 上海友凯贸易有限公司 ） 石油醚 （ 分 国药集团化学试剂有限公 析纯 30 ～ 60 ℃ 沸程， 司） ； 石油醚（ 光学纯 60 ～ 90 ℃ 沸程， 国药集团化 学试剂有限公司） ； 无水硫酸钠 （ 国药集团化学试 剂有限公司） ． 1． 2 乳化油废水的配置 自配不同浓度的乳化油废水， 先将不同质量
表2 图2 不同材质超滤膜处理含油废水的通量变化
进水含油量 mg · L －1 155 5． 4 7． 2 8． 2 9． 7 12． 3 13． 8 212 247 365 484 555
不同浓度含油废水除油率
出水含油量 除油率 / % 96． 52 96． 60 96． 68 97． 23 97． 46 97． 51
考虑到膜组件具有一定长度， 污染物在膜表 面不断沉积， 膜进口流速与出口流速值并不相同 ， 因此本试验选择平均透过流速来确定膜面流速的 值， 即： u=
图1 处理乳化油废水实验装置
（ v1 － v2 ） D 4L
式中： v1 v2 L D 1． 3． 3
m / s； 膜丝进口流速， m / s； 膜丝出口流速， cm； 膜丝长度， cm． 膜丝直径，
的乳化油加入自来水中并搅拌均匀． 每次运行前 都需充分搅拌， 当出现油水分离现象时应重新配 制． 1． 3 1． 3． 1 分析方法 水通量
单位膜面 水通量是指在一定的操作压力下， 积在单位时间内透过水的量， 即： J= 式中： J V A t 1． 3． 2 V At
L / （ m2 h ） ； 水通量， L； 滤液体积， m ； 分离膜的有效面积， h． 获得滤液所需的时间， 膜面流速
［1 ］
乳化油废水的处理方法很多， 如机械分离法、 气浮法、 吸附法、 生物氧化法等． 这些常见的含油 废水分离方法存在诸多不足： 机械分离法处理效 果不理想， 设备占地面积大， 处理后的废水不能回 收利用； 气浮法分离乳化油废水时需投加大量药 剂， 并产生大量浮渣， 需要进行后续处理； 活性炭 吸附法成本高， 活性炭不易再生利用； 采用生物氧 化法时传氧过程易受抑制． 因此， 发展更高效、 更 节能的处理技术已成必然， 而超滤技术就是其中
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材料与方法
2 本实验自制有效膜面积约为 0． 1 m 的超滤 搭建处理乳化油废水膜通量测试装置 ， 装 膜组件，
置实物见图 1． 料液经泵送至流量计， 通过膜组件 进行过滤， 渗透液回收作为反洗及正洗用水 ， 浓缩 液进入料液箱循环．
假如膜丝内部流速均匀， 则膜面流速为： Q v= A 式中： Q A L / h； 进水流量， m2 ． 膜丝截面积，
所用膜材料的接触角
接触角 77． 2 53． 1 68． 0 74． 8 82． 9
（ °）
图3
改性前后膜处理含油废水通量变化
2． 2
料液浓度的影响
选择聚偏氟乙烯超滤膜， 配制不同浓度的含 油废水， 在操作压力为 0． 1 MPa， 膜面流速为 2 m / s， 温度为 20 ～ 26 ℃ 的条件下， 考察膜通量随运行 并测定不同料液浓度时超滤对乳化 时间的变化， 油的去除率． 不同浓度含油废水出水含油量及除 油率变化见表 2 ， 图 4， 图 5．
由图 2 可以看出， 在运行初期， 聚砜、 聚氯乙 烯超滤膜的初始通量比聚偏氟乙烯超滤膜小很 多； 在运行 1 h 后， 聚偏氟乙烯膜水通量下降缓
2 慢， 仅由 初 始 通 量 60 L / （ m h ） 下 降 为 54． 4 L / （ m2 h） ； 而聚砜膜 1 水通量下降很快， 由初始的 2 2 36． 7 L / （ m h） 下降至 10． 7 L / （ m h） ， 聚砜膜 2 由
Research on Emulsion Oil Wastewater Treated by Ultrafiltration
WU Chunhua，ZENG Yunan，ZHU Ting
（ School of Thermal Power and Environmental Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090 ，China）
出水达到国家污水综合排放标准 ． 当料液温度维持在 20 ～ 26 ℃ ， 上． 当料液乳化油浓度在 365 mg / L 以下时，
2 膜组件在操作压力为 0． 1 MPa， 膜面流速为 2 m / s 运行约 4 h 时， 膜通量稳定在 38． 4 L / （ m h） ．
关键词： 聚偏氟乙烯超滤膜； 乳化油废水； 膜通量 中图分类号： X703． 1 文献标志码： A
文章编号： 1006 － 4729 （ 2011 ） 04 － 0341 － 05
超滤处理乳化油废水试验研究
吴春华，曾郁楠，朱 婷
（ 上海电力学院 能源与环境工程学院，上海 200090 ） 摘 要： 改性聚偏氟乙烯（ PVDF） 超滤膜对乳化油废水适应性很强， 在不同浓度下， 其除油率可达到 95% 以
选用紫外分光光度法来测定含油废水及超滤 出水油含量， 绘制标准曲线． 水样含油量为： Ce = 式中： m V 1 000 m V
mg； 从标准曲线中查出相应油的量， ml． 水样体积，
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2． 1
实验结果与讨论
膜材质的影响
实验选用截留分子量为 100 000 的聚偏氟乙 烯超滤膜、 聚砜、 聚氯乙烯超滤膜处理乳化油废 水， 不同膜材质的接触角见表 1．
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