检索结果-南通市图书馆

作者：邢雅南中国海洋大学

学位级别：硕士

纳滤(NF)是目前公认的极具应用前景的新型膜分离技术,现已在海水淡化、污水处理、食品及造纸等行业广泛应用。纳滤膜的选择分离层通常是通过界面聚合(IP)技术制备的,芳香族聚酰胺(PA)纳滤膜以其较高的脱盐率和水通量、应用pH范围广、化... 详细信息

纳滤(NF)是目前公认的极具应用前景的新型膜分离技术,现已在海水淡化、污水处理、食品及造纸等行业广泛应用。纳滤膜的选择分离层通常是通过界面聚合(IP)技术制备的,芳香族聚酰胺(PA)纳滤膜以其较高的脱盐率和水通量、应用pH范围广、化学稳定性好等优点,一直被众研究学者视为焦点。PA复合纳滤膜的传统制备方法是：将多孔支撑层浸没在含有一种活性单体的水相溶液中一定时间,再浸没在含有另一中活性单体的有机相溶液中一定时间,在界面处发生聚合反应。因此,复合纳滤膜包括两层：较厚的、机械性能良好的多孔支撑层和具有较高通量和截留率的超薄活性分离层。本研究以改性聚丙烯腈(PAN)超滤(UF)膜为支撑层,聚乙烯亚胺(PEI)、均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相及有机相功能单体,采用界面聚合法制备PA复合纳滤膜。实验全面考察了该复合纳滤膜的制备工艺,包括水相单体浓度、有机相单体浓度、支撑盐浓度、水相浸没时间、界面聚合时间、热处理温度及时间这些条件对复合膜结构及分离性能的影响。并通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、流动电位测试仪、接触角测试仪等对该复合纳滤膜活性层的化学组成及形貌、结构、荷电性、亲水性进行了表征。同时还考察了这种膜对不同无机盐离子的分离截留性能,耐氯性及其对有机溶剂的耐受能力。FTIR、XPS分析结果表明本研究成功在PAN基膜上覆盖了一层PA活性层;SEM和AFM结果表明复合膜表面光滑平整;流动电位测试结果显示该复合纳滤膜显负电;接触角测试表明这种膜亲水性较优。经过实验优化后的制膜条件为：水相PEI浓度0.40 wt%;其中加入的NaCl支撑盐浓度0.50 mol·L-1;有机相TMC浓度0.20 wt%;水相浸没时间10min;界面聚合时间60s;70℃热处理15min后浸泡于去离子水中。评价实验结果表明,优化条件下膜对2000 mg·L-1的Na2SO4、NaCl无机盐溶液的截留率分别为97.63%、66.62%,透水通量分别为38.25 L·m-2·h-1、43.00 L·m-2·h-1。该复合膜对甲醇、正己烷、丙酮及乙酸乙酯均表现出良好的耐溶剂性能。

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印染废水的集成膜法处理回用研究

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作者：窦赟中国海洋大学

学位级别：硕士

纺织印染行业是工业废水排放大户，这些废水直接排放不仅会给环境造成污染，而且是一种水资源的浪费，因此有效地处理印染废水对于节约水资源和保护环境具有重要的意义。由于膜技术具有操作简单，处理效果好，产水水质稳定的特点，因此... 详细信息

纺织印染行业是工业废水排放大户，这些废水直接排放不仅会给环境造成污染，而且是一种水资源的浪费，因此有效地处理印染废水对于节约水资源和保护环境具有重要的意义。由于膜技术具有操作简单，处理效果好，产水水质稳定的特点，因此利用膜技术深度处理回用印染废水已成为近年来的研究热点之一。本实验采用超滤/纳滤的集成膜法对实际印染废水进行了深度处理回用的研究。研究了单一染料的模拟印染废水的纳滤膜处理过程。纳滤膜对模拟体系废水的染料和盐的截留率均可达到98%以上。优化了影响纳滤膜操作性能的压力、温度等因素，对利用膜集成技术处理实际印染废水的实验具有一定指导意义。在超滤/纳滤的集成膜法实际印染废水深度处理研究中，对不同超滤膜组件进行了比较和筛选。纳滤膜则选用了应用较为广泛DL膜，并将其与ESPA1低压反渗透膜进行了比较，研究了压力、温度、运行时间对纳滤膜分离性能的影响。研究结果表明，中空纤维超滤膜组件作为预处理效果较好，可以去除部分色度和约30%的COD;纳滤出水无色透明，COD小于25mg/L，脱盐率在90%以上，不仅达到一级排放标准，而且满足印染工业回用水标准;ESPA1低压反渗透膜和DL纳滤膜对废水的处理效果相差不大，但是其通量要小于DL膜。因此纳滤膜在处理该类废水方面比反渗透膜具有一定的优势，可以达到节约能耗、降低成本的目的。本研究还分析了DL纳滤膜和ESPA1低压反渗透膜的膜污染情况和膜阻力，ESPA1低压反渗透膜比DL纳滤膜的膜本身阻力要大，说明纳滤膜比反渗透膜在节能方面具有一定的优势。对污染后的超滤膜和纳滤膜进行了水力清洗以及化学清洗，结果表明，化学清洗效果优于水力清洗。超滤膜经化学清洗后膜的纯水通量恢复到未污染前膜的纯水通量的93%，DL纳滤膜恢复到初始通量的99%以上。

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基于配位作用的层层自组装纳滤膜的制备及性能研究

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作者：韩姗姗中国海洋大学

学位级别：硕士

纳滤膜的制备以界面聚合和相转化法为主。层层自组装是近年来发展的一种新型的膜制备方法，在制备荷电膜方面有很好的应用前景。但多数聚电解质以水溶液的形式进行自组装，且静电力通常比较弱，所采用的亲水性膜材料在水中长时间使用时... 详细信息

纳滤膜的制备以界面聚合和相转化法为主。层层自组装是近年来发展的一种新型的膜制备方法，在制备荷电膜方面有很好的应用前景。但多数聚电解质以水溶液的形式进行自组装，且静电力通常比较弱，所采用的亲水性膜材料在水中长时间使用时易发生溶胀，截留效果降低。因此，研究基于其它相互作用为推动力的聚电解质自组装多层薄膜制备和性能表征及作用机理，具有重要的理论意义与实际应用价值。除了依靠静电相互作用来构筑多层超薄膜体系外，其它的相互作用，如氢键、配位作用、化学交联等也可用来作为成膜的推动力。金属配位作用是一种比静电力更稳定的力，可作为一种成膜驱动力来构建多层膜。本文利用聚电解质官能团和过渡金属之间的配位作用制备多层膜，在多孔超滤膜上交替沉积PSS(Cu)和P4VP，制备荷负电纳滤膜，考察膜的分离性能，并测试膜的稳定性。考察了静态与动态两种不同的制膜方式并进行了对比。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、接触角等方式对多层膜的表面性能进行了表征。对静态层层自组装膜制备的研究，得出了此方法制备多层膜的最优条件：首层沉积PSS(Cu)，0.4%的PSS水溶液，其中加入***溶液;0.2%的P4VP乙醇溶液;每层沉积时间15min。4.5个双层的自组装膜对二价离子的截留率到达85%左右，1.0MPa下通量大约为60L.m.h。对一价离子的截留率仅为20%，1.0MPa下通量大约为85L.m.h，因此可用于一价和二价离子的分离。SEM照片显示自组装多层膜孔已经基本上被覆盖，且膜表面比较均匀;AFM分析表明，粗糙度随着层数的增加逐渐增大。膜的接触角随着层数的增加而下降，说明随着自组装的进行，膜的亲水性越来越好，抗污染能力提高。稳定性考察结果表明，基于配位作用的多层膜的稳定性优于基于静电作用制备的多层膜。对动态层层自组装膜制备的研究结果表明，在较少层数时便可达到较好的截留效果，动态法3.5个双层时已优于静态法4.5双层的结果，说明动态法在层层自组装过程中具有一定优势。自组装多层膜的截留率随着层数的增加先增大后减小，当层数为3.5时达到最大值。所制备的复合纳滤膜(PSS(Cu)/P4VP)/PSS(Cu)在1.0MPa下对NaSO的截留率为88%，溶液通量为43L.m.h，对NaCl的截留率为23%，溶液通量为74L.m.h。SEM照片表明，经过几个双层的沉积之后，PS基膜上的圆孔消失，聚电解质均匀覆盖在基膜表面，使多层膜的形貌发生改变。适当的加热温度可以提高膜的截留率，但过高的温度时则会破坏膜的结构，降低膜的截留率。自组装纳滤膜经过连续测试2周后，(PSS(Cu)/P4VP)/PSS(Cu)NF膜对NaSO以及NaCl的截留率及通量均保持稳定，没有出现大的波动，说明基于配位作用所制备的纳滤膜具有较好的稳定性。

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纳滤海水软化中试工艺优化及结垢趋势预测研究

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作者：吴桐中国海洋大学

学位级别：硕士

淡水资源已经成为制约国民经济发展的一个重要因素,而传统的跨流域调水、节水措施已经不能适应现阶段的生产实际和国民发展需求,随着科技的发展海水淡化技术逐渐成为解决水资源短缺的有效途径之一。膜法(反渗透法)是一种最主要的海水淡... 详细信息

淡水资源已经成为制约国民经济发展的一个重要因素,而传统的跨流域调水、节水措施已经不能适应现阶段的生产实际和国民发展需求,随着科技的发展海水淡化技术逐渐成为解决水资源短缺的有效途径之一。膜法(反渗透法)是一种最主要的海水淡化技术,目前的装机容量约占61.1%。纳滤膜能够有效地去除海水中的二价钙、镁和硫酸根离子,降低海水的硬度,是一种很有前景的海水淡化预处理技术。在海水淡化过程中,膜面离子浓度升高,结垢不可避免的产生。结垢现象会增加膜清洗的频率、减少膜的使用寿命、提高操作成本,这限制了海水淡化的进一步推广。随着膜技术在海水淡化领域的应用,如何尽可能的降低能耗、减少投资决定了膜法海水淡化技术的大规模的推广。本论文运用适用于高浓度溶液的Pitzer理论求取在高浓度下的活度系数,结合浓差极化模型对于各操作条件下的结垢趋势(用过饱和指数SI表示)进行了预测;结合浓差极化模型和通量计算公式以及Pitzer渗透系数计算公式,通过迭代的方式求得膜末端的通量,并对纳滤膜组件末端的结垢趋势进行了预测：分别对纳滤2支、4支、6支膜组的有机物去除率、截留率、产水流量、能耗、过饱和度指数进行了研究;探讨了两种提高回收率的方式对纳滤系统性能影响;并考察了循环泵对纳滤系统性能的影响。结果如下：1、膜面结垢趋势预测模型的建立。将海水看作钠、钾、钙、镁、硫酸根、氯离子六种离子组成的混合溶液,利用Pitzer理论计算了结垢离子的活度系数,结合浓差极化及通量模型,构建了预测膜面结垢趋势的模型。2、纳滤膜组数量探讨。在相同操作条件下,不同纳滤膜组对有机物和离子的平均去除率、平均产水通量、以及平均能耗均相差较大。2支、4支纳滤膜组对有机物的去除率相对较高,大多在90%左右,而6支膜组对有机物的去除率相对较低。2支纳滤膜组的各离子截留率高于4支膜组,6支膜组的离子截留率最低;但各膜组对于二价离子的截留率均较高。6支纳滤膜组的平均产水通量小于4支膜组,而2支膜组的平均产水通量最大。2支纳滤膜组的平均能耗明显高于4支、6支膜组的平均能耗,6支膜组的平均能耗最小。3、两种提高回收率方式探讨。在总进水量保持不变的条件下,采用了两种提高回收率的方式(回收率模式1：通过提高压力的方式提高回收率;回收率模式2：通过提高循环流量(不使用循环泵)的方式提高回收率)。在相同回收率下,6支膜组的截留率均高于4支膜组,6支膜组的平均能耗均低于4支膜组。对于回收率模式1,随着回收率的增大,产水流量逐渐增大;对于回收率模式2,随着回收率的增大,产水流量逐渐降低。回收率模式1与回收率模式2相比,在相同回收率下,前者离子截留率均高于者;低回收率下前者的能耗大于后者,高回收率下则相反。4、浓水循环对膜的性能影响。在不改变进水压力和补充进水量的条件下,通过循环泵增加进水流量对有机物截留率和产水流量均没有明显影响,但各膜组能耗均低于无循环泵条件下的能耗。5、末端结垢趋势预测。在回收率模式1和回收率模式2条件下,4、6支膜组均随着回收率的增大,结垢趋势逐渐上升,在相同压力回收率下,4支膜组的结垢趋势要大于6支膜组的结垢趋势。

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纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究

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作者：段晓杰中国海洋大学

学位级别：硕士

纳滤膜已广泛用于水处理领域。由于膜中引入了荷电基团,膜的亲水性得到了加强,进而增加了膜的透水率,膜的抗污染性显著增强。因此,开展纳滤膜表面荷电性能的研究与表征工作,对于深入认识纳滤膜截留机理、推动纳滤膜的广泛应用具有极其... 详细信息

纳滤膜已广泛用于水处理领域。由于膜中引入了荷电基团,膜的亲水性得到了加强,进而增加了膜的透水率,膜的抗污染性显著增强。因此,开展纳滤膜表面荷电性能的研究与表征工作,对于深入认识纳滤膜截留机理、推动纳滤膜的广泛应用具有极其重要的意义。本文以纳滤膜表面荷电性能的研究为出发点,进行流动电位实验,考察了各种测试条件对纳滤膜荷电性能的影响,并从膜结构参数、分离性能等几个方面研究了荷电纳滤膜的传递现象,在此基础上分析了盐水溶液的截留机理。根据双电层的形成机理,通过对表面电位的研究,分析给出了膜表面Zeta电位计算式。建立了流动电位测试系统,采用理论计算的办法对流道高度进行了校正,得到合适的流道高度值。进而研究了各种操作条件(电极的选择、温度因素、膜片浸泡时间、压差、流道高度、电解质浓度等)对流动电位的影响。结果表明：(1)在碱性环境中,宜采用Pt电极,在酸性环境中,宜采用Ag-AgCl电极(电解质溶液中含有氯离子);(2)进行流动电位实验之前,纳滤膜片应浸泡4小时以上,才能保证膜片表面电荷解离吸附的动态平衡;(3)对于本实验装置,流道高度控制在60μm～300μm之间,操作压差控制在0.4MPa以下,满足流道内料液层流条件,电解质浓度控制在0.0005M到0.05M之间,得到的Zeta电位较为可靠。考察了不同浓度、不同pH值、不同组分电解质溶液对流动电位、Zeta电位、表面电荷密度的影响。结果表明：(1)系统的总电导包括溶液电导、膜电导(膜面电导和膜本体电导)、外回路电导,Zeta电位计算时应以总电导值计算。随着溶液浓度的增加,溶液电导所占比例逐渐上升,膜电导所占比例逐渐下降,外回路电导所占比例基本不变;(2)随着溶液浓度的增加,膜表面Zeta电位绝对值减小,但是,膜表面电荷密度绝对值增加;在低浓度时,膜表面电荷密度与电解质浓度之间符合Freundlich等温吸附式;(3)二价同离子通过范德华力特性吸附进入到内亥姆霍兹层,增强了膜表面荷电密度,而二价反离子通过静电作用吸引到外亥姆霍兹层,降低了膜表面荷电密度;(4)随着溶液pH值的减小,膜表面Zeta电位绝对值随之减小,当pH值小于等电点时,其膜表面电负性发生改变;(5)水溶液中,反离子水化半径越小,其吸附能力越强,导致膜表面Zeta电位绝对值越小;(6)当有二价反离子加入到1-1电解质体系中时,由于二价离子的吸附能力较强,降低了膜表面Zeta电位值,进而降低了膜表面电荷密度;(7)当有电解质溶液透过膜片时,更多的电解质溶液进入到膜片支持层,进而增加了电导值,导致膜表面Zeta电位绝对值增加。在对DSPM模型进行简化分析的同时,对膜的传递参数进行了实验表征。实验结果表明：对中性溶质分子体系(VB12)截留实验,得出反射系数为0.986,根据细孔模型,计算出膜孔半径为0.78nm,;进行纯水通量实验,根据Hagen-Poiseuille方程,推算出膜厚为5.1μm;对不同浓度NaCl电解质体系,计算和比较了两种方法得到的体积电荷密度值Xd,将其代入到DSPM模型,对电解质溶液截留率进行预测。在低浓度时,体积电荷密度应选择无电解质透过膜片时动电法得到的值;当浓度较高时,应选择由固定电荷模型计算得到的体积电荷密度值。

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ACM对PVC异型材配方的改性研究

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作者：常春巧中国海洋大学

学位级别：硕士

聚氯乙烯(PVC)具有难燃性、抗腐蚀、抗磨损、绝缘、价格低廉以及原材料来源广泛等优点,通过添加各种添加剂以及经过多种成型方法可以生产出不同的产品,其性能优异,从而被广泛应用于管材、板材、型材等众多领域。型材是我国PVC消费量最... 详细信息

聚氯乙烯(PVC)具有难燃性、抗腐蚀、抗磨损、绝缘、价格低廉以及原材料来源广泛等优点,通过添加各种添加剂以及经过多种成型方法可以生产出不同的产品,其性能优异,从而被广泛应用于管材、板材、型材等众多领域。型材是我国PVC消费量最大的领域,约占PVC总消费量的25%左右,主要用于制作门窗和节能材料,目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。根据聚合物脆性--韧性断裂行为的表征,PVC是属于一种脆性材料,材料本身的耐冲击性差、低温条件下脆性大、抗冲击强度低,材料本身的分子结构决定了它本身的一些特点,对缺口的敏感性非常高,PVC的这种缺陷在很大程度上限制了PVC的发展及应用。必须经过改性混配,添加抗冲剂以后才能被应用。目前PVC异型材配方中常用的传统抗冲改性剂为CPE和抗冲ACR。CPE树脂的玻璃化温度大于-10。C,通过CPE改性制得的PVC制品在低温条件下的抗冲击性能也比较差,并且树脂本身中含有氯原子,因此制品的热稳定性也较差,即使在改性过程中加入热稳定剂,只能有效的阻止PVC的脱氯化氢分解,但是热稳定剂不能与CPE相溶,故不能阻止CPE的分解,因此通过CPE改性制得的PVC制品在热和紫外线的作用下极易分解,使得制品的力学性能下降,表面变色。为了改善CPE树脂改性的PVC制品耐候性差、低温下抗冲击强度差等缺陷,研究者们发明了丙烯酸脂类改性剂(如ACR等),可ACR作为制品低温条件下的抗冲击性能和耐候性都有明显的改善,但传统的ACR改性的PVC制品常温下易发脆破裂,故常温条件下韧性较差。因此为了克服传统抗冲剂的在克服其传统冲击改性剂的这些缺陷本文引进了新型抗冲剂ACM, ACM是基于现有的增韧改性剂CPE和抗冲ACR产品基础上某公司研发的一种高分子接枝聚合的新产品,ACM是用丙烯酸酯和轻度氯化的HDPE聚合成互穿网络共聚物,形成了新的化学结构,故而产生新的性能,ACM不仅可以改善传统冲击改性剂的这些缺陷还能在生产过程中产生较高的经济效益。基于新型抗冲剂ACM的优良特点的基础上,本文研究出了ACM在PVC异型材的最佳使用量,同时研究出了对PVC异型材配方体系的力学性能、耐候性影响较大的CaCo3及Tio2的最佳使用量,从而得出使用ACM的PVC异型材最佳的使用配方,进而对使用新型抗冲剂的PVC异型材配方体系与使用传统抗冲剂CPE及ACR配方体系的力学性能、耐候性、加工性能以及经济性能做出了对比分析,得出ACM在改性PVC异型材配方中确实可以克服统冲击改性剂的缺陷,同时可节约成本5%左右,产生了较高的经济效益。

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基于海上油田采油配聚的集成膜法海水纳滤软化中试研究

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作者：窦茂卫中国海洋大学

学位级别：硕士

注水开发和注聚开发是海上油田采油提高采收率和采油速率的重要举措，注水开发与注聚开发对于注入的水质要求较高，为二价离子含量很低的软水。但相应的软化水和淡水资源短缺，这是长期困扰海上油田开发的难题之一。本论文基于海上油... 详细信息

注水开发和注聚开发是海上油田采油提高采收率和采油速率的重要举措，注水开发与注聚开发对于注入的水质要求较高，为二价离子含量很低的软水。但相应的软化水和淡水资源短缺，这是长期困扰海上油田开发的难题之一。本论文基于海上油田采油配聚，利用胶州湾某海域海水，开展了集成膜法海水纳滤软化中试研究，研究主要包括以下几个方面：考察了超滤预处理的产水水质及其稳定性;操作压力、回收率、进水水质等条件对三种纳滤膜性能的影响;模拟了实际情况下纳滤软化系统的压力容器中多支膜元件串联时不同位置的膜元件的操作性能;研究了磁场对NF2纳滤膜性能的影响;考察了纳滤膜对有机物和营养盐的去除性能;研究了不同的纳滤软化产水所配制的聚合物溶液粘度。研究结果表明，基于海上油田采油配聚的集成膜法海水纳滤软化技术，超滤可以连续稳定地为纳滤提供低SDI值、低浊度值的进水，且产水水质不受原海水水质的影响;操作条件对三种纳滤膜通量和回收率均有较大影响，其中，NF1膜的通量和回收率较高，能耗相对较低;NF1和NF2膜的产水水质受操作条件的影响较大，产水中矿化度和钙镁离子的含量较高，难以满足配聚用水的要求;NF3膜在不同操作压力、回收率和进水水质下对钙、镁、硫酸根等二价离子的去除率均维持在90%以上，产水中矿化度较低，该镁离子含量总和仅为几十mg·L，且操作条件对其影响很小，表明NF3膜软化海水适用于海上油田配聚用水。 NF3膜元件通量和回收率以及一价离子的截留率随膜元件的位置依次降低，但NF3膜元件对钙、镁、硫酸根等二价离子的去除率基本不受膜元件位置的影响，且均维持在90%以上的较高水平，产水中二价离子的含量均较低，能够满足配聚用水的要求，表明NF3膜元件在基于海上油田配聚用水的海水纳滤软化实际生产中会有很好的应用价值。此外，NF3膜元件对有机物保持较高的截留率，且随膜元件位置无明显变化，产水中有机物含量较低。有磁场条件下NF2膜的平均通量较无磁场条件下略高。磁场主要对Ca、Mg2+截留性能有较大影响，表现为截留率降低，这对系统产水水质是不利的。但是，磁场处理后水样的均相成核，缓解了硫酸钙在膜面的沉积，对膜污染有一定的缓解作用，有利于纳滤软化系统的长期、稳定运行。三种纳滤膜对有机物均有较好的去除性能，对DOC的平均去除率在80%以上，对UV254的平均去除率在70%以上。三种纳滤膜对营养盐和总磷、总氮有一定的去除性能，操作压力、回收率等操作条件其无明显的影响。水质较好的NF3产水能够满足注聚的粘度要求，所配制的聚合物溶液在地层温度范围内均有较高的粘度。在较高的系统回收率下，NF3膜元件的产水在试验系统回收率范围下的产水都能满足配制驱油聚合物粘度的要求，表明在多支膜元件串联的实际生产过程中，其产水能很好地用于海上油田驱油聚合物的配制。本课题的研究，为海上油田聚合物驱油的海水纳滤软化的实际工业化应用提供了必要的基础数据和可行性分析，具有很好的指导意义。

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集成膜法软化海水配聚的影响因素及中试研究

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作者：王燕中国海洋大学

学位级别：硕士

聚合物驱油是一种重要的三次采油技术，可以有效提高油田的原油采收率。聚合物驱油技术需要大量的淡水作为配聚用水，而海上油田淡水资源紧缺，且海水由于矿化度和硬度较高，配制的聚合物溶液粘度低，不能满足聚合物驱油的粘度要求，或... 详细信息

聚合物驱油是一种重要的三次采油技术，可以有效提高油田的原油采收率。聚合物驱油技术需要大量的淡水作为配聚用水，而海上油田淡水资源紧缺，且海水由于矿化度和硬度较高，配制的聚合物溶液粘度低，不能满足聚合物驱油的粘度要求，或聚合物溶液浓度很高时才能满足驱油粘度要求。因此，寻求适合聚合物驱油所需的淡水资源是海上油田提高聚合物驱油效率的关键。本文采用三种分子量不同的部分水解聚丙烯酰胺聚合物（分别记为HPAM-A，HPAM-B，HPAM-C），研究了影响聚合物溶液粘度的主要因素，包括聚合物溶液浓度、搅拌速度、剪切速率、温度、矿化度、阳离子浓度、pH值、溶解氧含量等。为了解决海上油田淡水紧缺问题，采用产量为100t/d的集成膜法设备处理胶州湾海水，以软化海水作为配聚淡水来源，研究了各种软化海水作为配聚用水时的驱油效果，并选用最适宜的软化海水做聚合物驱油中试研究。研究结果表明，部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液的粘度随着HPAM聚合物溶液浓度的增加而增大，在考虑驱油效果和经济效益的情况下选择合适浓度以及增粘效果较好的HPAM。由于HPAM是链状结构的物质，因此，其溶液的粘度受溶解搅拌速度及机械剪切作用的影响，所以应尽量避免HPAM溶液受剪切作用造成粘度的损失。同时，HPAM溶液粘度受温度的影响较大，当温度从20℃升高到60℃时，粘度的损失率在30%左右。由于三次采油所用的HPAM为阴离子聚合物，因此，配聚用水中的阳离子对HPAM溶液的粘度会造成严重影响。HPAM溶液的粘度随着总矿化度（TDS）和二价阳离子浓度的增大而呈线性降低;阳离子对HPAM溶液粘度的影响程度随着阳离子价态的升高而增加，三价阳离子浓度增大到一定值时，HPAM溶液可产生絮凝;由于Fe2+具有还原性，因此在有氧存在时，HPAM溶液的粘度降低严重。HPAM溶液的粘度受pH值影响明显，pH在7～9之间时，HPAM溶液粘度存在最大值;溶解氧对HPAM有氧化降解的作用，充氮气除氧方式有更好的除氧效果，除氧率可达86%，溶解氧含量可降低至1mg·L-1左右，可使HPAM溶液的初始粘度提高50%，并且经过10天65℃老化后粘度保留率为80%，可有效防止HPAM高分子的氧化降解;采用NF1、NF2、NF3、NF4四种软化海水作为配聚用水，结果显示：NF1、NF4两种软化海水对聚合物溶解时间最短为60min，且NF1、NF4配制聚合物增粘效果也好于NF2、NF3，当所配制的HPAM-C聚合物浓度在1500mg·L-1时，粘度均大于30mPa·s，可满足聚合物驱油粘度要求;软化海水溶解的HPAM-C聚合物溶液具有良好的粘温性、剪切稀释性、抗剪切性及热稳定性;NF1、NF4两种软化海水所配制1500mg·L-1的HPAM-C聚合物溶液与地层岩心有良好的配伍性，其中NF1和NF4软化海水配制聚合物溶液阻力系数分别为7.46、8.08，残余阻力系数分别为2.32、2.58。软化海水配聚中试研究表明：HPAM-C聚合物在NF4软化海水中的溶解时间约为90min;当浓度为1500mg·L-1的质量浓度下，粘度为30.4mPa·s，可满足聚合物驱油粘度要求;1500mg·L-1的HPAM-C溶液具有良好的注入性，阻力系数和残余阻力系数分别为6.98和2.67。本课题的研究为驱油聚合物溶液粘度的提高以及集成膜法软化海水技术在海上油田聚合物驱油中的大规模应用提供了参考依据。

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基于配位作用的层层自组装正渗透膜制备与应用

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作者：魏桐中国海洋大学

学位级别：硕士

与压力驱动的膜分离技术相比,正渗透(FO)技术不需要外加压力作为分离驱动力,并具备能耗低、水回收率高、污染倾向低的特点。FO技术不仅在水处理领域获得了重视与关注,也在其它应用方向上具有很大的发展潜力。层层自组装(LBL)技术是一种... 详细信息

与压力驱动的膜分离技术相比,正渗透(FO)技术不需要外加压力作为分离驱动力,并具备能耗低、水回收率高、污染倾向低的特点。FO技术不仅在水处理领域获得了重视与关注,也在其它应用方向上具有很大的发展潜力。层层自组装(LBL)技术是一种自上世纪90年代快速发展起来的表面修饰方法,是利用带电基膜在带相反电荷的聚电解质溶液中交替沉积制备多层膜的制备技术。配位作用是一种相对稳定的LBL技术推动力,常用于纳滤工艺中。然而,即使近年来LBL技术开始用于FO膜的制备,但尚未出现配位作用参与沉积过程制备的LBL-FO膜的相关报道。本文基于金属离子配位作用,采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)两种聚电解质,以改性的聚丙烯腈(PAN)为基膜制备LBL-FO膜,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)等表征方法分析自组装机理,观察膜的表面形貌,并对膜的性能进行考察。经过研究,当使用0.50M的MgCl2溶液作为汲取液、去离子水作为进料液时,FO模式下以配位作用作为成膜推动力的LBL(PEI/PSS(Cu)1/2)3FO膜的水通量可以达到约16LMH,反向盐通量低于1.5gMH。得到的LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)3FO膜的最佳制备条件为：聚电解质单层沉积时间为10min,支撑电解质NaCl浓度为0.50M,配位剂CuCl2浓度为0.20M,聚电解质PEI和PSS浓度均为1.00g/L,PEI溶液pH值为9。FO模式下LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)4 FO膜的水通量可达到约11LMH,反向盐通量低于1.3gMH。经过GA交联,FO模式下LBL(PEI/PSS(Cu)1/2)3x FO膜的水通量可达到约12LMH,反向盐通量仅为1.25gMH, PRO模式下水通量可达到约14LMH,反向盐通量低于6gMH。其中,最佳的GA交联剂浓度与交联时间分别为1.0%和30min。LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)3 FO膜与LBL(PEI/PSS(Cu)1/2)3x FO膜对一价离子的截留能力均较差。SEM照片表明,LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)3FO膜的表面形貌良好,不存在明显膜孔,致密层的致密性较高。AFM照片表明,相比于改性基膜,LBL(PEI/PSS(Cu)1/2)3 FO膜表面粗糙度提升,比表面积增加,有利于水分子的扩散。LBL(PEI/PSS(Cu)1/2)3 FO膜的表面接触角较小,膜具有较好的亲水性。由FTIR和XPS结果表明,PSS(Cu)1/2与仲胺基团间优先发生了配位作用,推动自组装过程的进行。LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)3 FO膜在海水淡化中的应用存在一定限制,但是通过增加自组装膜层数或采用GA交联后处理,可以提高该膜在海水淡化应用中的性能。利用自组装膜的特性,LBL (PEI/PSS(Cu)1/2)3 FO膜在低聚糖溶液浓缩脱盐应用中具有较高的实际应用价值。

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同方学位论文库评论

集成膜法海水软化试验及阻垢剂对纳滤过程的影响研究

引用

作者：宋金玲中国海洋大学

学位级别：硕士

由于淡水资源日益紧张、淡水资源短缺问题的加剧，海水淡化技术的重要性日益突显。集成膜法海水淡化技术凭借着自身的优势在海水淡化技术中占居着重要地位并逐渐发展成熟，现已被许多沿海城市广泛应用于生活和饮用水的淡化，并在海上油... 详细信息

由于淡水资源日益紧张、淡水资源短缺问题的加剧，海水淡化技术的重要性日益突显。集成膜法海水淡化技术凭借着自身的优势在海水淡化技术中占居着重要地位并逐渐发展成熟，现已被许多沿海城市广泛应用于生活和饮用水的淡化，并在海上油田石油开采中也有十分重要的应用。本文是基于海上油田采油配聚的课题背景下，利用胶州湾近海海域海水，通过集成膜法海水软化过程的研究，为进一步海水淡化及油田注水开发提供优质水源。本文着重进行了基于纳滤软化的集成膜法海水软化的试验研究和纳滤过程阻垢剂的影响研究，主要包括：利用集成膜法小试和中试装置开展了操作压力、进水温度、浓水循环比等参数变化对膜性能的影响研究;二级纳滤海水淡化过程及应用探究;纳滤-反渗透耦合技术过程工艺研究;阻垢剂对纳滤过程的影响试验探究。集成膜法海水软化小试试验研究表明，操作压力较进水温度、浓水循环比等参数对纳滤膜产水通量和水质影响显著。随着操作压力的升高，产水通量线性增加，而各离子的截留率也呈现一定的上升趋势，但是当操作压力升高到一定时，由于膜面浓差极化等原因，造成产水各离子截留率上升趋势变缓;当温度变化时，产水通量变化较大，产水水质随温度变化较小。随着浓水循环比的增加，回收率有所提高，但是产水水质下降，这是由于进水中混有一部分浓水，使得总进水水质变差，这也说明了实际应用过程中要综合考虑回收率和产水水质等各方面因素。二级纳滤试验结果表明，当一级纳滤操作压力为2.0.2MPa，二级纳滤在较低的操作压力2.5MPa下能够达到500L·m·h的产水通量，极大地提高了产水能力。纳滤-反渗透耦合技术综合了纳滤技术与反渗透技术的优势，纳滤膜过程在较高的操作压力3.0MPa下可为反渗透提供更优质的进水，从而使反渗透在较低的操作压力为3.0MPa下即能够获得优质的产水TDS为18mg·L。二级纳滤及纳滤-反渗透耦合技术，使得海上平台可以充分利用海水来获取低TDS的生活及生产用水，解决了海上油田淡水资源短缺的问题。随着回收率的提高，膜面污染逐渐严重，制约了集成膜法海水软化技术的应用。加入阻垢剂是降低纳滤过程污染的一个重要解决方案，本研究通过重点考察不同阻垢剂对纳滤膜过程的影响，探究适于纳滤过程的专用阻垢剂，并通过优化操作参数，保证纳滤过程长期稳定运行，延长膜的使用寿命，保障膜的优良性能，降低海水软化吨水成本。随着阻垢剂浓度的增加，产水水质逐渐变优，当纳滤过程操作压力为3.0MPa，进水温度为25℃，阻垢剂浓度为4mg·L时，产水通量达17.23L·m·h。通过有无阻垢剂的对比试验表明，在较适宜的阻垢剂添加量4mg·L时，可以延缓膜面的结垢形成，降低通量下降趋势。本课题的研究，为面向海上油田的海水纳滤软化的实际工业化应用提供了必要的基础数据和可行性论证，具有很好的指导意义。

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