CN107129006B - 一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，该方法首先将含油废水超声分散，然后调节其pH至1‑13之间，接着以1个单位为步长测定不同pH值下含油废水的zeta电位和粒度，根据zeta电位值变化的拐点和粒度大小选取合适孔径的碳化硅陶瓷膜进行过滤。与现有技术相比，本发明通过对废水进行预处理(超声分散和调pH)，改变了颗粒表面的电荷量，使其zeta电位发生变化，降低了废水中油滴的稳定性，促进其团聚，达到了提高过滤效率的目的。

Description

一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法
技术领域
本发明属于含油废水处理技术领域，具体涉及一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法。
背景技术
含油废水的成分极其复杂，其中含有很多固体颗粒、游离油、乳化油等。含油废水排到江河湖海等水体后，会阻止空气中的氧向水中扩散，影响水生生物的正常生长，使水体变臭；如果牲畜饮用了含油废水，通常会感染致命的食道病；如果用含油废水灌溉农田，油分及其衍生物会堵塞土壤的孔隙，导致土壤不能正常进行新陈代谢，会造成农作物减产或死亡。但更主要的危害是石油中含有致癌烃，并会通过食物链危害人体健康。
如何处理含油废水一直是环保的大问题，传统的分离技术出水水质基本满足含油量的要求，但悬浮物含量及悬浮固体颗粒直径中值却很难达到回注标准，特别是对回注要求较高的低渗透油田。由于含油废水是悬浊液，油滴外面包有弹性的、一定厚度的双电层，与彼此所带的同性电荷相互排斥，阻止了油滴之间的相互聚合，使油滴能长期稳定的存在于水中，这是目前含油废水处理面临的最大困难。
为了解决这一难题，我们先对含油废水进行预处理，通过调节废水pH值，破坏溶液体系的稳定性，使颗粒之间的吸引力超过排斥力，发生凝聚或凝结现象，进一步的通过检测废水的pH值和zeta电位、粒度之间的关系，根据所测粒径选取合适孔径的碳化硅陶瓷膜进行过滤，取得了较好的处理效果，该方法具有广泛的适用性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有含油废水处理技术存在的油滴易团聚、难处理等不足，提供一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，该方法具体为：将不同种类的含油废水进行超声分散和调pH预处理，测得不同pH下含油废水的zeta电位值和粒径，建立zeta电位值和粒径随pH值变化的关系，根据zeta电位值变化的拐点确定最佳pH及最佳孔径的碳化硅陶瓷膜进行过滤。
上述方案中，所述含油废水为含石油废水、含柴油废水、含食用油废水中的任意一种。
上述方案中，含油废水超声分散处理时间为10min。
上述方案中，采用酸或碱溶液调节含油废水的pH至1-13之间，所述酸溶液为稀盐酸溶液，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
上述方案中，以1个单位为步长测定不同pH值下含油废水的zeta电位和粒径，选取孔径小于废水中颗粒粒径的碳化硅陶瓷膜进行过滤。
按上述方案，含石油废水、含柴油废水、含食用油废水过滤的pH分别调节至6、9、9，所选择的陶瓷膜孔径分别为0.04μm、1μm、0.01μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)相比于传统方法，本发明在处理前首先对含油废水进行预处理，通过超声分散和调pH，破坏废水的稳定性和zeta电位。这是因为胶粒是带电的，调节pH值会改变胶体颗粒表面电荷；其zeta电位越低，可吸附在颗粒表面的电荷量越少，溶液的稳定性也会降低，越倾向凝聚成团，更有利于含油废水中油滴被陶瓷膜材料阻隔分离，最终使得过滤效果会大大提高。
(2)通过检测分析含油废水的pH与油滴粒径的关系，可以为选择合适膜孔径的陶瓷膜材料提供实践依据，可为不同种类的含油废水的处理工艺提供依据。
(3)本发明方法工艺简单，处理效果好。
附图说明
图1为碳化硅陶瓷膜过滤含油废水的原理示意图；
图2本发明实施例1中含石油废水的zeta电位随pH值变化的示意图；
图3本发明实施例1中含石油废水的粒径随pH值变化的示意图；
图4本发明实施例2中含柴油废水的zeta电位随pH值变化的示意图；
图5本发明实施例2中含柴油废水的粒径随pH值变化的示意图；
图6本发明实施例3中含食用油废水的zeta电位随pH值变化的示意图；
图7本发明实施例3中含食用油废水的粒径随pH值变化的示意图。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
本方案采用错流过滤的方式利用碳化硅陶瓷膜处理含油废水，图1是错流过滤示意图。液体流动方向与膜面相切，膜面上暂时性的覆盖物会不断被流动的液体所带走，膜孔的堵塞情况会大大减小。
实施例1
量取13组30ml含石油废水，分别超声分散10min，然后用浓度为2mol/L的稀盐酸溶液和浓度为2mol/L的稀氢氧化钠溶液调节其pH为1-13之间的整数，接着以1个单位为步长测定不同pH值下含石油废水的zeta电位和粒度，记录数据如图2、图3和表1所示。
表1含石油废水在pH值为1-13之间的zeta电位和粒径
pH 1 2 3 4 5 6 7
ZETA mv 3.29 7.5 1.37 2 2.48 -4.44 1.13
粒径 μm 0.066 0.0285 0.0562 0.0362 0.0356 0.0783 0.2335
pH 8 9 10 11 12 13
ZETA mv 2.14 3.24 2.5 0.97 -0.59 -1.1
粒径 μm 0.241 0.2634 0.3085 0.2996 0.3533 0.2505
由图表可知，pH值对溶液的zeta电位和粒度影响较大，随着pH值的增大，zeta电位值曲线波动也较大，zeta电位绝对值越低，越倾向于发生凝聚，颗粒粒径也会越大。当调节pH为6时，由图2可看出此时为zeta电位变化的拐点，表明在此pH值下粒径最适于处理此种含油废水，可选取孔径小于废水中颗粒粒径的碳化硅陶瓷膜进行过滤，采用的陶瓷膜孔径为0.04μm。
实施例2
量取13组30ml含柴油废水，分别超声分散10min，然后用浓度为2mol/L的
稀盐酸溶液和浓度为2mol/L的稀氢氧化钠溶液调节其pH为1-13之间的整数，接着以1个单位为步长测定不同pH值下的含柴油废水的zeta电位和粒度，记录数据如图4、图5和表2所示。
表2含柴油废水在pH值为1-13之间的zeta电位和粒径
pH 1 2 3 4 5 6 7
ZETA mv 0.98 0.34 0.44 -0.35 1.01 -3.53 -2.03
粒径 μm 2.602 2.608 2.931 3.3 3.33 2.904 2.98
pH 8 9 10 11 12 13
ZETA mv -1.42 -7.09 -1.34 -2.04 -1.25 -3.61
粒径 μm 3.2 2.158 2.856 3.731 3.583 2.486
由图表可知，pH值对溶液的zeta电位和粒度影响较大，随着pH值的增大，zeta电位值曲线有逐渐降低的趋势，zeta电位绝对值越低，越倾向于发生凝聚，颗粒粒径也会越大。调节pH为9时，由图4可看出此时为zeta电位变化的拐点，表明在此pH值下粒径最适于处理此种含油废水，可选取孔径小于废水中颗粒粒径的碳化硅陶瓷膜进行过滤，采用的陶瓷膜孔径为1μm。
实施例3
量取13组30ml含食用油废水，分别超声分散10min，然后用浓度为2mol/L的稀盐酸溶液和浓度为2mol/L的稀氢氧化钠溶液调节其pH为1-13之间的整数，接着以1个单位为步长测定不同pH值下的含食用油废水的zeta电位和粒度，记录数据如图6、图7和表3所示。
表3含食用油废水在pH值为1-13之间的zeta电位和粒径
由图表可知，pH值对溶液的zeta电位和粒度影响较大，随着pH值的增大，zeta电位值曲线逐渐降低，zeta电位绝对值越低，越倾向于发生凝聚，颗粒粒径也会越大。调节pH为9时，由图6可看出此时为zeta电位变化的拐点，表明在此pH值下粒径最适于处理此种含油废水，可选取孔径小于废水中颗粒粒径的碳化硅陶瓷膜进行过滤，采用的陶瓷膜孔径为0.1μm。
表4为本发明实施例1-3过滤前后含油废水的理化参数。由表4可知，本发明方法对含油废水的过滤效果非常好，油去除率都可以达到88％以上，且出水水质也都满足《污水综合排放标准》中的二级排放标准10mg/L，出水粒径也较进水粒径大大减小。
表4本发明方法的过滤效果
表5是传统处理方法与本发明处理方法的过滤效果比较。从表中可以看出，传统处理方法的出水含油率很难达到二级排放标准，且出水粒径较进水粒径变化不大，过滤效果不理想；本发明方法相比于传统处理方法油含量的去除率很高，出水粒径也很小，说明本发明方法比传统处理方法更适用于处理含油废水。
表5传统处理方法与本发明方法的过滤效果比较

Claims (6)

1.一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于，包括以下步骤：将不同种类的含油废水进行超声分散和调pH预处理，测得不同pH下含油废水的zeta电位值和粒径，建立zeta电位值和粒径随pH值变化的关系，根据zeta电位值变化的拐点确定最佳pH及最佳孔径的碳化硅陶瓷膜进行过滤。
2.如权利要求1所述的一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于：所述含油废水为含石油废水、含柴油废水、含食用油废水中的任意一种。
3.如权利要求1所述的一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于：含油废水超声分散处理时间为10min。
4.如权利要求1所述的一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于：采用酸溶液或碱溶液调节含油废水的pH至1-13之间，所述酸溶液为稀盐酸溶液，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
5.如权利要求1所述的一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于：以1个单位为步长测定不同pH值下含油废水的zeta电位和粒径，选取孔径小于废水中颗粒粒径的碳化硅陶瓷膜进行过滤。
6.如权利要求1所述的一种基于碳化硅陶瓷膜的油水分离方法，其特征在于：含石油废水、含柴油废水、含食用油废水过滤的pH分别调节至6、9、9，所选择的陶瓷膜孔径分别为0.04μm、1μm、0.01μm。
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