浅析陶瓷膜技术在水处理中的应用 3页

《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)浅析陶瓷膜技术在水处理中的应用龚燕飞，聂宏林(1．陕西职业技术学院陕西西安，710054)(2．陕西中圣环境科技发展有限公司陕西商洛)摘要：利用高温烧结多孔陶瓷板膜还有这个高性能的非对称中空纤维膜，将极大地简化了我们陶瓷膜的这个制备的技术，在较大程度上降低制备陶瓷膜的成本，并且达到提高陶瓷膜的性能目的。下面主要是介绍了多孔陶瓷膜的这样一个研究现状，以及多孔陶瓷膜的结构还有陶瓷膜的一些性能表征，和Ysz中空纤维膜表面修饰及陶瓷膜在这个水处理中的实现研究。关键词：陶瓷膜；水处理；多孔陶瓷膜；相转换法；中空纤维陶瓷膜中图分类号：TB333文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cIIl【i．100l一9227．2016．08．115Abstract：Thistopicistoexploreametllodbasedonphasetransf0珊ation，andusingthehightempemturesinteredpomusmemb砌eandtheh培hped'o肌ancecemmicplateasymmetrichoUowfibermembrane，will掣℃adysimpli6esourcemmicmembraneoftheprep啪tiontechnology，preparationofcemmicmembraneinalargeextent，reducecosts，improve出eperfbmanceofceramicmemb啪eandtoachieve．Belowismainlyintroducedsucharesearchstatusofpomusceramicmembrane，andthestmctureofporousceramicmembraneandcemmicmembranesomeped-ornlaIlcecharacterization，andYSZhollowfibermembmnesuIfacemodi矗cationandceramicmembrarIeintheimplememationofwatertreatmentresearch．Keywords：Ceramicmembrane；Watertreatment；Porousce咖icmembrane；Phase仃ansf0硼ationmet}lod；HoUowfiberceI．amjcmembrane1相转换法制备陶瓷膜的工艺介绍相位变换方法是20世纪60年代里氏发明等制备一种新型的膜，不同于传统的一步成形，可以使用非对称结构多孔膜的准备。相变方法最初仅用于制备聚合物膜，具体的这个原则如下：某些均匀的聚合物溶液的制备，通过某些物理方法使浆的溶剂和非溶剂在周围环境中交换并且扩散，泥浆的热力学状态发生一定改变后，从均匀的聚合物溶液会分离开来，并且在最后称为三维高分子网络凝胶的这样一个结构。在相变这个过程中，因为这个溶剂还有非溶剂的一个快速的交换，手指孔的形成以及海绵层自然不对称的这么个结构。在聚合物溶液的质量分数一定陶瓷粉末粒子，旋转发生相变形成，身体中空纤维膜，干燥后，以及一定的高温热处理之后，就有了非对称结构的中空纤维膜。1．1相转换法成陶瓷膜的机理解决方案相变膜过程至少包括三种材料，包括有聚合物、溶剂还有这个非溶剂，对于这个聚合物是可以溶于溶剂，但是不可以溶于这个非溶剂里面的。成膜过程主要是有两个阶段的。第一阶段也就是在这个分相过程中，当聚合物溶液在凝固浴，溶剂和非溶剂湿膜的接触溶剂在湿膜界面会有一个相互的这样扩散，并且当这个扩散交换达到某一个程度之后，这个湿膜就变得不稳定的热力学系统，可能会导致相分离发生。第二阶段就是相变过程中，湿膜体系分相后，溶剂和非溶剂交换其实是仍在继续的，膜孔内聚，并且这个聚合物也会固化并形成膜。聚合物膜的研究结果是表明，聚合物溶液液和液固相热力学过程中浸没沉淀相转化膜是很关键的一个点。一般情况下是会有热力学液一液的一个分相的这么个过程，即双节线液体分和亚稳态液体液相。不同液液相分离过程将形成一个收稿日期：2016一03—18作者简介：龚燕飞(1983)，女，汉族，吉林四平人，研究生，硕士，助教，主要研究方向为环境工程与科学。不同的这样一个膜的结构。有机微滤、纳滤还有这个反渗透膜的这样主导地位。对于陶瓷膜技术，突破以往的种种不足，逐步实现从一个小设备的发展到一个较大水厂的应用规模。多孔陶瓷膜的这样一个研究现状，以及多孔陶瓷膜的结构还有陶瓷膜的一些性能表征。浸没沉淀相转化膜是在法律体系的这么一个过程中，聚合物相变固液在发生分离时，能有效地使液体固定分相结构，达到一个完结状态，并且在最后可以形成各种结构形式的膜。鬻台物(3)l’；弼f2)G·8O·6≠iO402非溶荆(3)图1典型的聚合物一溶剂一非溶剂三元体系的相图浸没沉淀成膜其中的这个动力学过程，是我们最后能否成膜的一个非常关键的点。因为这个相互扩散的溶剂还有非溶剂，在不同的时间，不同的地点，截面结构的聚合物溶液将以不同的速率在不同地区会分离开来。一般是分为薄皮层和多孔的结构不对称膜，还有一种就是溶剂和非溶剂扩散通过某些拖延只会导致分相聚合物溶液，这个时候的话就会形成一个相对厚实皮层的这么个结构。2陶瓷多孔膜的结构以及性能表征陶瓷膜的这个结构与它的这个传输的性能好坏是存在很大关联的，所以说陶瓷膜的结构表征技术就是我们陶瓷膜的制备以及实现的一个前提条件。因此，多孔膜孔隙连通性也是一个非常关键的点。交付性能的多孔陶瓷膜材料与渗透通·1】5·\n浅析陶瓷膜技术在水处理中的应用龚燕飞，等量和选择性渗透一般特征。交付性能是最重要的参数之一，膜的性能在实际应用程序中，它直接决定了膜分离过程的高和低效率。2．1陶瓷多孔膜的表征方法2．1．1电子显微镜表征方法从电子枪高压电子束发射，通过样例电子透镜放大之后，形成电信号输出到放大屏幕上的对象。可以放大高透射电子显微镜，没有要求样品的导电性，但测试的样品的厚度要求是非常严格的，必须在一个或几个分子水平，电子束可以通过TEM样品制备过程复杂的同时，尤其对样品膜脆性，所以也是很复杂的。电子显微镜(sem)方法在多孔材料在微观结构的观察，孔隙形态的得到很大的应用，不过也有其很大的一个局限性。特别是对于这个样品观测的时候是很有可能引入新的裂缝或者是缺陷，破坏这个样品的形态本身，很多时候并不能准确反映样品的一个实际情况。有机微滤、纳滤还有这个反渗透膜的这样主导地位。对于陶瓷膜技术，突破以往的种种不足。多孔陶瓷膜的这样一个研究现状，以及多孔陶瓷膜的结构还有陶瓷膜的一些性能表征。同时还有通常这个方法只提供信息二维，三维孔隙的连通性描述多孔材料，这让迫使我们必须去寻求更好的三维的一个表征的方法。2．2陶瓷多孔膜的材料性质表征2．2．1陶瓷多孔膜的表面性质这个液体的一个分陶瓷膜，液膜的表面性质就是表面润湿性还有就是表面膜的带电。膜表面润湿性能的液体是能够通过接触角测量、带电性通常与膜材料的等电点和电动电势或流电影本身的潜力，至于这个气体分离膜，表面性质主要吸附在膜的表面性能，与剥离气体吸附法通常是用来测量陶瓷膜表面的自然环境和应用膜渗透分离的这个性能有比较大的一个作用。对液体分离，如果这个接触角越小，液膜的贯入阻力越小，那么这个通量也就会越大，膜蒸馏过程更加特殊，必须要求疏水膜表面，也即是说接触角应该要比九十度还要大一些，以确保水蒸气能通过而另外这个液态水无法通过。2．2．2陶瓷多孔膜的化学稳定性陶瓷膜的这个化学稳定性与否重点就是由我们的膜材料的这么个性质特点来决定的，比如说这个材料组成或者是晶格结构等等。至于更深入的这个化学表征方法可以参考我们的“多孔陶瓷耐酸、碱性能试验方法”，一般来说会在某个ph值条件下，这个膜微观结构是会发生一定的变化，以及部分的质量损失等等。3陶瓷膜应用于水处理技术的现状及机理高投资成本和运行成本的主要因素限制海水淡化技术大规模应用，即便是在很大范围内使用这个反渗透的一个技术，具体的这个操作过程里面也是会存在比较多的这个问题。所以说对于一个新型的膜蒸馏海水淡化技术是会有更多的研究人员的去关注这事。有机微滤、纳滤还有这个反渗透膜的这样主导地位。对于陶瓷膜技术，突破以往的种种不足。多孔陶瓷膜的这样一个研究现状，以及多孔陶瓷膜的结构还有陶瓷膜的一些性能表征。直到1980年代初，一些研究小组开发了一种新的膜材料和获得相当大的渗透通量、膜蒸馏的这个发展也是大大加快了。膜蒸馏可以再次可以归因于它的开发利用低品位余热能源如太阳能、地热、特别是近20年的研究，这使得膜蒸馏领域的发展潜力分离技术自然而然得到更多人·116·的这样一个重视。3．1膜蒸馏技术的基本原理对于陶瓷膜蒸馏其实也就是是膜技术和蒸馏分离的这样一个过程。它的这个基本的原理如图2所示，在膜的一侧直接接触热液体物质(热)处理，另一边的直接或间接接触的冷热端解决方案的水溶液挥发组分在膜表面蒸发，蒸汽压差的推动下这个膜进入冷侧和凝结成液态水，另一组是疏水性膜阻塞在热端，这样也就达到了分离纯化方面的这样一个目的。鳓水蒸汽冷凝图2膜蒸馏示意图疏水微孔膜的膜蒸馏的应用过程对膜材料的选择和制备技术是非常有限的，还很多问题在运行的过程中，尤其是膜污染，不仅减少膜蒸馏通量的液体是加速膜的润湿，这导致非易失性盐进入蒸馏液，通过液体的质量下降，热回收方面还缺乏有效的手段，这一过程是一个膜蒸馏过程的相变，热能的利用率减少主要存在于汽化潜热，因此也要重点思考潜热回收的这个问题，模设计必须说减低热量的这个损失，以便在廉价的能源方面的到更多的应用。4YSZ中空纤维膜表面修饰及应用于水处理的研究4．1Ysz中空纤维膜样品的性能表征中空纤维膜形态结构样品的扫描电子显微镜的这个观察，因为几乎没有YSz中空纤维膜本身都不会导电的，当测试样品蒸金会有一个预处理是，这个操作有20千伏的电压。疏水材料的接触角是重要措施，静态接触角仪用于接触角测试，比较之前和之后的表面改性膜表面疏水性的这个变化情况。为了比较YSz的FAS表面改性中空纤维膜渗透率，影响实验的YSZ中空纤维膜表面改性前后和氮渗透纯水渗透。在套管中通入压强不一样的这个氮气，这个氮气压力减压阀控制，精密气体压力表的压力值显示，通过中空纤维膜样品的氮量由自制皂膜流量计测量。纯水通过测试也使用类似的设备，纯水存储在一个不锈钢钱罐，在经过氮气的一个加压后，纯水套管在样品室。通过中空纤维膜样品鱿水电子平衡来确定水的质量。4．2表面修饰的YSz中空纤维膜样品的水处理实验这个实验还采用真空膜蒸馏的操作模式，中空纤维膜具有良好的耐热硅橡胶与不锈钢连接头固定在一起后。纤维膜的横向与循环氯化钠水溶液热接触，通过管连接到一个内部小机械真空泵。中空纤维膜蛇形冷凝水汽通过玻璃管冷凝，冷凝剂也就是在室温下的这个自来水。这些凝结的水统一都收纳在一个玻璃瓶，精密电子天平是用于测试水的质量。4．3YSZ中空纤维膜表面修饰前后渗透性能变化\n《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)P玎m明te·i协pre潮re(b薯r)图3表面修饰前后YsZ中空纤维膜气体渗透通量比较如图3所示的纯水通量Ysz中空纤维膜表面改性前后，上图中可以知道，相比之前和之后的表面改性中空纤维膜透气性小的变化，修改后的中空纤维膜的纯水通量显然是变少了。不修改的中空纤维膜表面改性后的水Ysz中空纤维膜，并没有多少的液态水能够通过这个中空的纤维膜，一般只有在一定程度上加大这个压力之后，可以测量通过液态水的这个中空纤维膜。对于这个中空纤维膜的平均孔径和与水接触角，使用拉普拉斯公式可以修改后8ysz中空纤维膜水的临界压力通过膜孔，与此同时，在很大程度上高于先前的研究氧化铝中空纤维膜的水通过膜孔的压强，所以不太可能是被润湿。5结语利用陶瓷膜技术对水进行一个深度处理，实现水的改善，早已是二十一世纪水处理的一个重要技术，特别是有机微滤、纳滤还有这个反渗透膜的这样主导地位。对于陶瓷膜技术，突破以往的种种不足，逐步实现从一个小设备的发展到一个较大水厂的应用规模。本课题中主要是介绍了多孔陶瓷膜的这样一个研究现状，以及多孔陶瓷膜的结构还有陶瓷膜的一些性能表征，和Ysz中空纤维膜表面修饰及陶瓷膜在这个水处理中的实现研究。参考文献[1]彭德强，王海波，刘念曾，等．陶瓷膜过滤装置在油田注水深度处理上的应用研究[J]．河南石油，2002，16(4)：36—39．[2]徐晓东，李季，袁曦明，等．膜技术在油田采出水处理中的应用研究[J]．过滤与分离，2005，15(4)：34—36．[3]徐俊，于水利，梁}I：荣，等．陶瓷膜处理油田采出水用于回注的试验研究[J]．中国环境科学，2008，28(9)：856—860．[4]罗杨，刘金梅，桑巍，等．陶瓷膜错流过滤技术在油田回注污水中的应用研究[J]一石油天然气学报，2009，31(1)：367—369．[5]樊文玲，林瑛，郭立玮．陶瓷膜澄清糖渴清水提液的膜清洗研究[J]．中草药，2008，38(3)：369—371．[6]董强，刘立敏，林淑钦，等．中药复力水提液澄清过程中陶瓷膜污染的防治研究[J]．膜科学与技术，2004，24(6)：34—37．[7]王长进，储凌，金江．陶瓷膜处理含油废水的膜化学清洗研究[J]．水处理技术，2010，36(11)；52—55．[8]谷磊，刘有智，中}I：艳，等．陶瓷膜处理乳化悬浮液过程中的膜清洗工艺[J]．化工进展，2007，26(2)：226—229．[9]付馨．陶瓷膜技术及其在油田污水精细处理中的应用[D]．吉林大学，2014．(上接第114页)该音乐喷泉的控制系统利用常见的MP3提供音频输入，并在万用板上对放大滤波和电源进行焊接，还要在单片机专用位置放置单片机。将水泵分四路或者六路进行提供喷水动力支持，并在每一路安装相应的LED灯，为了保证灯光效果可设置不同灯光色彩。音乐控制可以利用利用外接音响或者扩音模块进行声音放大。当然为了保证音响效果，可以采用专用的音频输入和输出设备。由此灯光、水柱以及音乐相互映衬，凸显出音乐喷泉的美感。4结论本文设计的小型移动式音乐喷泉控制系统采用了C8051F型号的单片机，并利用音频放大技术、可控硅调相技术等构建喷泉控制的电路。经过专业人员帮助组装按揭以及严格的测试后，本控制系统具有较好的喷泉控制效果。该音乐喷泉体积较小，便于移动，非常适合家用和小型商业用途。本系统还可以进行功能拓展，例如可以利用音乐的频域的特点控制水泵的喷射效果，以此到达更好的喷泉效果，有一定的应用和商业价值。参考文献张长君，王连涛．单片机控制在音乐喷泉中的应用[J]．计算机工程与设计，2006，(5)：1905—1907．张钧，廖建波．小型音乐喷泉控制系统设计[J]．江西农业大学学报，4(21)：619—621．王连涛．音乐喷泉的单片机控制[J]．电子世界，2005，(5)：2l一22．王方华，周永宏，赵雪娇等．基于A偈9S52单片机的室内音乐喷泉设计[J]．科技资讯，2010(29)．余佳宾，阳泳，赵龙飞，孟阳．基于sTcl2c2052AD单片机的音乐喷泉控制[J]．电子制作，2014，(18)．张可菊，黄金菡．基于单片机的音乐喷泉控制系统的设计[J]．电子制作，2014(4)．陈建权．基于c8051FD20的轨道车辆动态称重系统研究[D]．大连交通大学，2008．孙振威．基于c8051F单片机的uSB数据采集卡设计[D]．山东大学，2012．张海岩．基于c805lF便携式双通道振动数据采集系统[D]．华北电力大学(北京)，2007．·117·⋯ⅢⅢ⋯吲⋯例