该硕士论文主要研究了陶瓷微滤膜在净化200#溶剂油中的应用,重点关注了微滤过程中操作参数的影响、浓缩行为、膜污染机理、膜通量恢复以及工业化设计等多个方面。研究中,作者使用了不同孔径(0.2 mm、0.5 mm和0.8 mm)的陶瓷微滤膜对含有杂质的200#溶剂油进行过滤。
通过对不同条件下的实验观察,论文揭示了以下几个关键知识点:
1. **膜孔径对微滤行为的影响**:孔径为0.2 mm、0.5 mm和0.8 mm的陶瓷微滤膜在处理含杂质溶剂油时表现出不同的过滤效果。其中,0.2 mm孔径的膜在不加水和加0.5%水的料液条件下,膜通量和截留率受到操作时间、跨膜压差、错流速度、温度和铝粉含量等因素的影响。较小的孔径导致更高的截留率,但可能会更快地降低膜通量。
2. **操作参数的优化**:在一定的跨膜压差(如0.16 MPa)、错流流速(3.9 m/s)和温度(40℃)下,可以达到最佳的过滤效果。跨膜压差和温度的增加通常可以提高稳定通量,而错流速度的增加则会先提高通量然后趋于稳定。
3. **浓缩过程与膜通量**:随着浓缩因子的增大,膜通量会快速下降并最终稳定在一个较低的水平。同时,铝粉和其他杂质的截留率能够迅速达到100%,使净化后的溶剂油变得澄清透明。
4. **膜污染机制**:通过电子显微镜和能谱分析,发现在膜表面主要发生了铝粉和有机物质的污染。膜污染阻力(Rf)在通量下降中起到决定性作用。
5. **膜的清洗与恢复**:采用特定浓度的清洁剂(如洗洁精和硝酸)和化学溶液(如氢氧化钠和次氯酸钠)组合清洗,可以有效地恢复污染膜的通量,例如0.2 μm和0.5 μm孔径的膜分别可以恢复到94.9%和97.8%的新膜通量。
6. **反冲操作的影响**:反冲操作可以显著提高膜通量,使其恢复到初始通量的94%以上,这表明反冲是防止和减轻膜污染的有效手段。
7. **堵塞模型的建立与比较**:论文建立了一个完全堵塞修正模型,并与其它堵塞模型进行了比较,通过对多组实验数据拟合,进一步理解了膜通量变化的规律。
通过这些研究,论文为200#溶剂油的净化提供了科学依据,同时也为陶瓷微滤膜在化工领域的实际应用提供了重要参考,特别是在处理含杂质的液体介质时如何选择合适的膜参数、控制污染和恢复膜性能等方面。这些研究成果对于提高溶剂油的净化效率,减少环境污染,以及优化工业生产过程具有重要意义。