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切削液的配方.doc

切削液的配方.doc

上传者: xushouan 2009-06-24 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《切削液的配方doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展作者:膜分离技… 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展来源:膜分离技术在油田含油污水处理中的应用符等。

膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展作者:膜分离技… 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展来源:膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展  摘要 首先对油田含油污水处理中常用的各类膜的应用研究进展进行了评述然后介绍了膜处理含油污水过程中的破乳现象膜处理过程中的各种影响因素膜污染及其控制措施最后分析了膜分离技术的研究方向和发展前景。指出加强膜分离技术基础研究减轻膜污染研究开发廉价过滤膜和膜组件是膜分离技术在油田含油污水处理中应重点解决的问题。       关键词 膜分离技术膜种类破乳影响因素膜污染        引言        目前我国大部分油田已进入开发的中后期日产含油污水量非常大。由于含油污水化学耗氧量高含油量大对环境污染严重为满足低渗透油田污水回注要求必须在常规污水处理工艺基础上对水质进行深度处理。但由于含油污水中乳化油含有界面活性剂和起同样作用的有机物油份以微米数量级大小的粒子存在分离难度颇大。油田传统的污水处理方法有的效率不高有的处理精度不够有的添加药剂造成二次污染难以使污水处理后满足要求。这就要求我们发展或采用更新的技术工艺来提高含油污水处理技术膜分离技术就是在此基础上发展起来的。         膜分离技术简介        膜分离技术是S Sourirajan开拓并在近年迅速发展起来的一种高新技术它是利用膜的选择透过性进行分离和提纯的技术过程的推动力主要是膜两侧的压差。膜从溶液中分离溶解的成分是依据溶质的尺寸、荷电、形状及与膜表面间的分子相互作用而决定的。用于油水分离的膜有反渗透膜、超滤膜、微滤膜和电渗析膜等它们的作用是截留乳化油和溶解油。简单的情况是乳化油基于油滴尺寸被膜阻止而溶解油的被阻止则是基于膜和溶质的分子间的相互作用膜的亲水性越强阻止游离油透过的能力越强水通量越高。膜分离技术处理含油污水一般无相的变化不产生含油污泥浓缩液可焚烧处理透过流量和水质较稳定不随进水中油分浓度波动而变化一般只需压力循环水泵常温下操作有高效、节能、投资少、污染小等优点分离装置具有简单、易自控、易维修等特点具有很好的应用前景。其中横向流超滤和横向流微滤以及纤维过滤技术是极有前景的除油和固体悬浮物的技术。         油水分离膜种类及应用研究现状处理油田含油污水时膜应用的多样性与含油污水的水质复杂性、多变性和处理目的的多样性密切相关可用于油田含油污水处理的膜按材质可分为有机膜、无机膜和复合膜三类。         有机膜        有机膜包括聚烯烃类聚合物制成的疏水膜和具有亲水基团的高分子聚合物制成的亲水膜。        常用的疏水膜由聚乙烯聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯等聚烯烃类聚合物组成机械强度高受表面活性剂影响小当孔径足够小时能产生较好的破乳效果。但用此膜处理含油污水时油和其它杂质会留在膜表面产生浓差极化使膜被严重污染。另外油分子容易在膜内聚结而阻止水通过使膜通量急剧下降。Simms等用聚合物超滤膜处理加拿大西部稠油污水时悬浮物含量由~mgL降低到mgL以下油含量由~mgL降低到mgL以下。李发永等用外压管式聚砜超滤膜处理胜利油田东辛采油厂预处理过的污水时发现:超滤法能有效去除含油污水中的石油类机械杂质及细菌处理后的水质达到了低渗透油田注水标准但由于聚砜的疏水亲油性使得膜通量较低且易污染。东辛油田辛一污水站在进行聚四氟乙烯膜过滤试验时发现:聚四氟乙烯膜耐温性能好最高工作温度为出水含油量小于mgL悬浮物含量为~mgL出水效果较为理想但同时也暴露出膜易污染再生困难使用寿命相对较短等问题。大港油田在用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜处理采出水时效果较好含油量小于mgL但由于膜污染使得水通量很快衰减。        常用的亲水膜材料有聚醚砜纤维素酯聚酰亚胺聚醚酰亚胺,聚脂肪酰胺和聚丙烯腈等这种膜水通量高抗污染能力强。王生春等用亲水性微孔聚丙烯中空纤维膜装置进行了中型试验研究表明:当原水悬浮固体含量mgL时经聚丙烯中空纤维过滤后可达到悬浮固体含量mgL悬浮固体颗粒粒径μm含油量mgL能满足低渗透、特低渗透油层注水的要求但膜清洗周期较短。李发永等用自行合成的亲水性磺化聚砜膜对胜利油田某采油厂的回注污水进行了处理并与疏水聚砜超滤膜进行了比较。结果表明:当处理温度为~含石油类~mgL固体悬浮物~mgL细菌含量大于个mL的污水时磺化聚砜膜与聚砜膜的截留率相当但膜通量比聚砜膜大且不易污染透过液基本达到了低渗透油田注水标准。郭晓等用管式磺化聚砜超滤膜处理辽河油田曙光采油厂低渗油层处理站的含油污水时发现:当超滤进水流量为mh进水水温约操作压力为MPa时出水中的含油量、悬浮固体浓度用G分光光度计已检不出颗粒直径μm满足低渗油层回注水质标准但也存在膜通量低、膜易污染等问题。         无机膜        由于有机膜通量低易污染且易受表面活性剂影响所以目前无机的金属膜、陶瓷膜发展非常迅速其优点是:不易变形能承受高温、高压抗化学药剂能力强机械强度高受pH值影响小抗污染寿命长等。Chen等用~μm陶瓷膜处理油田采出水时发现:经过适当预处理可使油质量分数由~降低到以下悬浮固体由~降低到以下通过反冲和快速冲洗膜通量能在较长时间内达到L(mh) 。ChenASC等用~μm陶瓷微滤膜在美国墨西哥湾采油平台上进行试验时发现:在保持膜面流速~ms进口含油量~mgL的情况下出口含油量降到所用分析方法能够测定的极限值悬浮固体含量从~mgL降到mgL。王怀林等分别采用南京化工大学和美国Filter公司生产的陶瓷微滤膜对江苏油田真二站三相分离器出水进行了处理处理后水质指标达到了SYT标准并针对膜处理中最为关键的清洗问题设计了脉冲及预处理工艺有效地延长了过滤周期。樊栓狮等用自制膜分离器研究自制陶瓷膜的乳化油分离特性时发现:陶瓷膜具有较佳的分离效率渗透率为~m(ms)截留率达以上。但由于无机膜再生困难成本较高等原因距大规模推广还有一定距离。         复合膜        由于传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点但是它的耐溶剂、耐腐蚀、耐温度性都较差而单纯无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温但比较脆不易加工。因而制造一种兼具两者优点的膜是当前研究的热点。复合膜在有机网络中引入无机质点改善了网络结构增强了膜的机械性能提高了热稳定性改善和修饰了膜的孔结构和分布调节了空隙率和亲水疏水平衡提高了膜的渗透性和分离选择性。Hyun等用自制的AlO和ZrO复合膜对质量浓度为~mgL的乳化液进行油水分离两种膜的起始渗透通量分别为和L(mh)油的去除率接近。张裕卿等用聚砜 AlO复合膜超滤处理含油废水滤后水含油量小于mgL油的截留率皆在以上且复合膜清洗后水通量恢复率较高。姜运鹏等通过将纳米SiO和聚乙烯醇共混并加入聚乙二醇作为制孔剂制得了复合超滤膜该膜具有良好的抗污染能力和稳定性适合作油田含油污水分离用的超滤膜。由Sforca等人通过溶胶凝胶法制备的复合膜由于存在亲水的聚酯基团对水有很好的渗透性。         膜处理含油污水过程中的破乳研究        由于用膜处理含油污水有时会产生良好的破乳效果因此国内外许多学者对膜破乳机理及其影响因素进行了研究。国内外学者普遍认为膜破乳与膜的亲和性、润湿性、膜孔径的大小、乳状液的性质以及乳状液和膜之间的相互作用等有关。在膜破乳过程中由于膜的亲和润湿作用乳状液中的分散相首先在膜表面润湿并发生一定程度聚集由于膜孔径小于液滴平均直径聚集在膜表面的液滴在一定压差的推动下发生变形进入膜孔由于变形后液滴的表面活性剂膜受到破坏液滴在碰撞时很容易释放出内相使得内相容易与膜孔壁接触由于膜的亲和性内相被吸附在膜孔壁上并逐渐聚结成较大的液滴然后在一定压力作用下通过膜孔同时连续相也连续地通过膜孔过孔后的分散相与连续相很容易实现进一步分相离开原来的分散介质从而使透过液中油水得到很好的分离。         含油污水膜分离过程的影响因素         膜的选择        用膜分离技术处理含油污水关键在于膜的选择而含油污水中油的存在状态是选择膜的首要依据。若油水体系中的油是以浮油和分散油为主则一般选择孔径在~μm之间的微滤膜。若油是稳定的乳化油和溶解油则须采用亲水或亲油的超滤膜分离一则是因为超滤膜孔径远小于μm二则是超细的膜孔有利于破乳或有利于油滴聚结。         操作压差        用膜分离技术处理含油污水过程中存在一个临界操作压差在达到临界操作压差之前渗透通量随压差的增加而增加超过临界操作压差后渗透通量反而下降。这可能是由于油滴具有可压缩性当压差增大到一定程度时使油滴挤压变形而进入膜孔从而引起膜孔堵塞造成膜通量降低。         操作时间        随着时间的增加膜通量逐渐下降这种现象可以用膜表面受到污染或膜表面出现浓缩溶液层或胶体层来解释、。         料液浓度         王兰娟等实验研究发现当料液浓度较小时膜通量与压力成正比当料液浓度超过一定值时渗透通量只与膜面流速有关而与操作压力无关。樊栓狮、王春梅等人认为膜过滤过程是一个料液的浓缩过程存在着浓缩的极限。当料液浓度较小时膜面不易形成覆盖层随浓度的增大膜面阻力增大膜的稳定通量显著降低当料液浓度较大时油滴粒径变大在膜表面形成薄层覆盖层阻挡了细小颗粒进入膜孔减缓了膜阻塞膜的稳定通量基本不变。         膜孔径        一般来讲孔径分布窄的膜的过滤性能较好膜孔径增加时膜通量会大幅提高孔隙率越大膜通量越大膜孔的曲折率越小膜通量越大。但选用较大膜孔径时由于孔径大的膜的内吸附大于孔径小的膜的内吸附因有更高污染速率反而使渗透通量下降。          温度        文献指出对某些溶质和膜来说溶质的截留率在很宽的温度范围内近似维持常数。张国胜等人研究发现温度上升渗透液的粘度下降扩散系数增加减少了浓差极化的影响有利于提高膜通量。Magara和Itoh的研究表明温度升高度可引起膜通量增大。但温度上升会使料液的某些性质改变如会使料液中某些组分的溶解度下降使吸附污染增加。此外温度的改变也会影响膜面及膜孔与料液中可引起污染的成分的作用力这些都会使膜的渗透通量下降。         膜面流速        膜面流速的影响与料液浓度及流体力学性质有关一般认为增大流速可提高通量这是因为膜面流速升高有利于减小凝胶极化的影响使凝胶层变薄阻力降低但当流速过高时通量反而降低这可能是由操作压差不均匀所致也可能是料液在膜过滤器内停留时间过短所致。另外由于流速增大剪切力增大造成油滴变形而被挤入膜孔也可能引起通量的降低。因此选择膜面流速时并不是膜面流速越大越好当膜面流速超过临界值后将不会对膜分离效果有明显改善。         料液流动状态的影响        姚立群等人指出改变料液的流动状态有助于改善膜分离的效率并扩展膜分离技术的使用范围。如能根据膜分离体系中进料液的具体状况在考虑经济性的原则下适当地选择合适的进料液流动状态将会非常有效地增强膜分离体系的抗浓差极化和抗污染性提高整个膜分离过程的效率和膜的寿命 。         其他影响因素        关于电解质对膜分离性能的影响S Khan考察了多种电解质发现多价阴离子性电解质可提高丙酸纤维素酯膜的选择透过性。表面活性剂常用来增强破乳效果以提高分离效率但Ueyama的研究指出当表面活性剂的浓度到达某一特定值后油的透过率反而会急剧下降。N P Tirmizi的研究认为即使在没有表面活性剂的情况下使用疏水膜油的透过率和有机物的回收率也不会受到太大影响。         膜污染        在采用膜分离技术处理油田含油污水的应用中尽管选择了较合适的膜和适宜的操作条件但在长时间运行中膜的透水通量随运行时间的延长必然下降这就是膜污染。膜污染一般是指污水中的污染物与膜表面存在物理化学或机械作用引起的膜面上的沉淀与积累以及膜孔内吸附造成的孔径变小或堵塞使膜的透水阻力增加妨碍了膜表面上的溶解与扩散从而导致膜通量与分离特性的不可逆变化现象广义的膜污染还包括由于浓差极化导致凝胶层形成的可逆变化现象。至今膜污染的机理仍在进一步的研究中。LDefrance等认为悬浮物和胶体是膜污染的主要影响因素。        膜污染是膜分离技术所面临的最重要的限制因素人们对此作了大量研究认为控制膜污染时要注意膜材料、膜孔径或截留分子量及膜组件结构选择溶液中盐浓度、温度的影响溶液pH、溶质浓度、料液流速及压力的控制等。具体如下:         选择热稳定性、强度、化学稳定性、耐污染性能、产水性能均好且使用寿命长、孔径适度(一般比要分离的污染物小一个数量级)的膜材料另外还需考虑膜造价等经济性评价指标来确定。         操作条件方面保持低水通量过滤合理的间歇操作模式可使膜污染速率降低膜表面沉积污染物脱落速度加快膜表面的紊动度增加从而防止膜污染延长清洗周期。采用此种方式控制膜污染虽有效且容易实现但因会增加运行费用使得膜技术不能大规模应用于污水处理。         膜清洗是对污染后膜处理的常规方法通常包括:空气反吹冲洗、水反冲洗、空曝气清洗、化学清洗及近年来研究较多的超声波清洗。清洗需定周期进行为了操作方便应尽量采用在线清洗的方式水反冲、空气反冲或超声波清洗等均应采用自动控制方式必要时还可进行化学清洗此时应根据不同的污染物类型选用合适的清洗剂因化学清洗要停止运行而且较繁琐所以应尽量减少化学清洗的次数。         研究方向和发展前景        综上所述我们可以看到膜分离技术作为一种有效的分离手段其试验和应用结果都可以达到油田的各种特殊要求应用前景十分诱人。但是我们也应该清醒的认识到该技术还有相当的不足之处如:初期投资成本高限制了膜技术在油田含油污水处理领域的推广应用膜易污染清洗再生工作困难膜通量较低且衰减较快不能满足工程应用需要对不同含油污水的处理是否保持同样的处理效果及处理工艺的经济性还需作进一步确认等。因此目前工作重点是:深入研究分离膜的膜面特性与采出水水质特性之间的关系明确引起膜通量下降的原因和机理从微观上了解分离膜的分离过程和机理从而寻求解决控制膜通量下降的途径和措施探索合适的清洗周期研究合适的清洗剂和合理的清洗工艺明确分离膜的前段预处理指标要求合理安排工艺流程提高膜处理效果开发新工艺、新型膜组件和高通量、抗污染的新型膜。        当然单一的膜分离技术还难以解决油田含油污水处理过程中形形色色的问题在应用过程中我们要将膜分离技术与其他处理技术相结合充分发挥各自优势和协同效应以得到最佳处理效果和最佳经济效益。只有我们成功地解决了以上问题我们才能更好的处理油田含油污水我们相信在将来膜分离技术在含油污水处理中的应用将越发广泛。水处理设备水处理技术中水回用东莞市水处理设备工程有限公司,膜分,分离,离技,技术,术在,在油,油田,田含,含油,油污,污水,水处,处理,理中,中的,的应,应用,用研,研究,究进,水处理论文及专业知识膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展摘要首先对油田含油污水处理中常用的各类膜的应用研究进展进行了评述然后介绍了膜处理含油污水过程中的破乳现象膜处理过程中的各种影响因素膜污染及其控制措施最后分析了膜分离技术的研究方向和发展前景。的重大突破。

用户评论(1)

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  • 原野清风 2010-01-20 05:18:06

    不是切削液啊,是篇膜分离技术的综述。

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