超聲對陶瓷膜微結(jié)構(gòu)及分離性能的影響.pdf

1、在膜分離過程，由于濃差極化和膜污染，膜的滲透通量隨時(shí)間的延長而衰減，導(dǎo)致膜分離效率降低。解決膜分離過程中的濃差極化和膜污染問題，提高膜滲透通量，對提高過程的經(jīng)濟(jì)可行性和促進(jìn)膜分離過程的廣泛應(yīng)用具有重大意義。本文對超聲在膜分離領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展作了簡要的綜述和分析，國內(nèi)外對超聲應(yīng)用于膜分離過程的研究多集中于有機(jī)膜及超聲的正面影響作用方面，而對超聲應(yīng)用于無機(jī)膜和超聲對膜材料結(jié)構(gòu)性能的影響等方面研究較少。本文重點(diǎn)研究了超聲對管式陶瓷膜結(jié)構(gòu)

2、性能的影響，超聲輻照對陶瓷膜過濾顆粒體系過程的影響。 超聲對陶瓷膜微結(jié)構(gòu)的影響主要取決于聲強(qiáng)值的大小，通過測定兩種超聲清洗器中的燒杯、鋁合金容器和不銹鋼組件內(nèi)的平均聲強(qiáng)、最大聲強(qiáng)、最小聲強(qiáng)值，發(fā)現(xiàn)不同超聲清洗器及不同容器內(nèi)各處聲強(qiáng)很不均勻，最大聲強(qiáng)對膜材料結(jié)構(gòu)性能的影響最大。通過膜純水滲透通量變化、泡壓孔徑變化和膜孔隙率變化、掃描電鏡和光學(xué)顯微鏡的觀察，考察了各聲強(qiáng)值下陶瓷膜結(jié)構(gòu)性能的變化。發(fā)現(xiàn)平均聲強(qiáng)0.53 W/cm2的超聲

3、對陶瓷膜管破壞嚴(yán)重，平均聲強(qiáng)0.27 W/cm2的超聲對單管外膜的皮層破壞明顯，對載體膜孔結(jié)構(gòu)影響比較復(fù)雜，最大孔徑和平均孔徑變化不大，但最可幾孔徑及其分布都變大，導(dǎo)致純水通量上升。超聲在液體中引發(fā)的聲沖流和聲空化效應(yīng)是影響陶瓷膜結(jié)構(gòu)性能的原因。確定了平均聲強(qiáng)為0.10W/cm2的超聲對陶瓷膜純水通量沒有影響，表明此聲強(qiáng)值對陶瓷膜是安全的。 在超聲輻照對CaCO3顆粒粒徑的影響的研究中，發(fā)現(xiàn)超聲輻照1小時(shí)和3小時(shí)后平均粒徑和粒徑

4、分布基本無變化。在對超聲輻照下陶瓷膜過濾CaCO3顆粒體系的研究中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)顆粒粒徑大于膜孔徑，膜污染以餅層污染為主時(shí)，超聲輻照減小了濾餅層污染，使膜通量增加，促進(jìn)了微濾過程。當(dāng)顆粒粒徑小于膜孔徑或與之相當(dāng)時(shí)，膜污染以堵孔污染為主，超聲輻照增加了堵孔污染，使膜通量減少。發(fā)現(xiàn)在用同一膜過濾、濾餅層污染控制時(shí)，隨著顆粒平均粒徑/膜平均孔徑比值的增大，超聲輻照使膜污染阻力中占主導(dǎo)地位的濾餅阻力減小的幅度也增大，導(dǎo)致總阻力減小的幅度增大，膜通量增