膜分离技术在石油废水处理中的应用.doc

自从1748年法国科学家AbbleNallet发现了膜分离现象,即水能自然扩散到装有酒精溶液的猪膀胱膜内,各国学者就开始了对膜的研究[1]。膜分离技术与传统的分离过程如过滤、精馏、萃取、蒸发、重结晶、脱色、吸附等相比,具有操作简便,设备紧凑,工作环境安全,节约能耗和化学试剂,无相变,无污染等特点,被认为是21世纪最有发展前途的高新技术之一,将在21世纪的工业技术改造中起决定性的作用[2]。目前,膜分离技术已广泛应用于各行各业,尤其在水处理的领域,现已遍布生活污水、工业废水(电厂废水、重金属废水、造纸工业、印染废水、石化工业废水和医药废水)、生活饮用水等方面。膜分离技术是在外力推动下,利用一种具有选择透过性能的特制薄膜作为选择障碍层使混合物中某些组分易透过,其他组分难透过被截留,来达到分离、提纯、浓缩作用的技术[3],其工作原理为:一是根据混合物中组分质量、体积、大小和几何形态的不同,用过筛的方法将其分离;二是根据混合物不同化学性质进行分离,物质通过分离膜的速度(溶解速度)取决于进入膜内的速度和进入膜表面扩散到膜另一表面的速度(扩散速度),其中溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质。一般,膜的形态结构决定其分离机理及应用方式。根据结构的不同,膜可分为固膜和液膜,固膜又可分为对称膜(柱状孔膜、多孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜),液膜可分为存在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜两种。目前,常用膜分离技术可分为反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)、纳滤(NF)、电渗析(ED)和膜接触器(MC)等。在使用过程中,膜都需制成组件形式作为膜分离装置的分离单元,工业上常用的膜组件形式有板框式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式。后三种皆为管状膜,差别主要是直径不同:直径大干10mm的为管式膜,~10mm之间的是毛细管式膜,。管状膜直径越小,则单位体积里的膜面积越大。废水处理中常用膜分离法如表所示[4]。与传统分离技术相比,膜分离技术具有以下特点:①膜分离是可分离相对分子量为几千甚至几百物质的高效分离过程。②膜分离过程基本不发生“相”的变化,耗能低,能量转化率高。③膜分离过程可在常温下进行,适用于热敏性物料如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。④膜分离设备的运动部件少,结构简单,操作、控制、维修方便。⑤膜分离效率高,设备体积小,占地少,适用范围广。目前,我国大部分油田已经进入油田开采的中期或后期,需要注入油层的水量逐年增加,采出水量也随之增加。在一些干旱地区,采出水是宝贵的水资源。但经常规工艺处理采出水中仍含有很多原油和固体悬浮颗粒,特别是大粒径的固体悬浮物易堵塞岩层微孔,影响油田注水效率。中空纤维微滤和超滤采出水用于油田回注,在质量上已完全满足石油天然气总公司颁布的《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329—94)的要求[。同时,中空纤维膜处理的油田采出水还可用于蒸气发生器或锅炉给水,农灌或饮用,以及达标后排放。微滤膜初始通量较大,但由于膜孔径分布较宽,易形成深层阻塞。超滤膜不易形成深层阻塞但膜通量较小。而油田的回注水量极大,如大庆油田的日回注水量高达50万m3,因此开发高通量膜,并采取稳定膜通措施非常重要。Forpersonaluseonlyinstudya