【正文】 Belfort 等 [52]提出用 慣性升力模型 來描述顆粒從膜表面反向遷移機(jī)理，即顆粒從膜表面反向遷移的原因在于慣性升力引起顆粒的側(cè)面遷移。影響錯流過濾過程的參數(shù)很多，有錯流速度、跨膜壓力、膜阻力、濾餅層阻力、懸浮顆粒的粒徑分布、顆粒的形狀以及顆粒的聚團(tuán)行為和表面效應(yīng)等，另外膜結(jié)構(gòu)參數(shù)如膜孔徑、孔隙率、膜厚等對過濾過程也有影響。雙氧水溶液對被 污 水污染的膜和對有機(jī)物污染的膜具有良好的效果 ； 次氯酸鈉溶液可用于清除有機(jī)物及微生物，而且次氯酸鈉是膜的溶脹劑，能有效地洗出沉積在膜孔中的物料。無機(jī)強(qiáng)酸主要使污染物中一部分不溶性物質(zhì)變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì) ， 有機(jī)酸主要是消除無機(jī)鹽的沉積。 G） 自動海綿球清洗 ： 利用球的摩擦作用機(jī)械刮除膜表面的污垢 的原理，采用 聚氨基甲酸 酯 或其它材料做成的海綿球 輕輕的洗刷 管式膜組件幾秒鐘， 然后在料液流動下，可將 膜表面的污染物 帶走。 B） 周期 反沖 ： 反沖是工程中最常用的減輕膜污染方法之一，通過 周期性 采用氣體或液體等作為 反沖 介質(zhì)，對膜施加 短暫的 反向作用力，使膜表面和孔內(nèi)的污染物脫離， 從而迫使膜表面及孔內(nèi)的顆粒返回截留液中， 達(dá)到恢復(fù)膜通量的作用。 根據(jù)截留的機(jī)理，膜孔堵塞可分為三種情況 :①機(jī)械堵塞；②架橋；③吸附。對不同特性的料液需采用不同的 預(yù)處理方法。 童金忠 [41]在操作壓力 MPa、 流速 m/s、 溫度 298 K 條件下 微濾處理 鈦白粉廢水 并 考察了不同厚度的膜對滲透 通量的影響， 其中， 膜的純水通量隨著膜厚的增加線性減小， 處理鈦白粉廢水時 通量卻是 24 ?m 厚的膜最高， 43 ?m 厚的膜次之， 13 ?m、 65 ?m 厚的膜通量大第一章 緒論 8 致相同。因而從理論上講，在保證所需截留率的前提下，應(yīng)盡量選擇孔徑大的膜，以得到較高的滲透通量，但在實際的應(yīng)用中，膜孔徑不僅影響膜的過濾阻力，還會影響膜的堵塞程度從而影響膜通量 和粒 子截留率 ，孔徑過大會導(dǎo)致膜的嚴(yán)重堵塞，而孔徑太小則膜阻力太大，因而只有 選擇 合適的 膜 孔徑，才會有較高的膜通量 和較好的截留率 。h)； 單文廣等 [37]采用中空超濾膜處理自來水廠沉淀池的排泥水和濾池反沖洗水，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，膜通量呈線性增加，其斜率為 ； 單純從膜通量角度考慮，提高溫度使料液粘度降低，有利于增加膜通量，但對生產(chǎn)來說，升高溫度則意味著需要耐高溫的密封裝置，對設(shè)備的要求及投資增加，能耗增加，操作成本增加，甚至 降低 某些物質(zhì) 的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性，因此操作溫度應(yīng)該綜合考慮設(shè)備投資、運行成本和過濾體系的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性。料液經(jīng)膜表面產(chǎn)生的高剪切力可使沉積在膜表面的顆粒擴(kuò)散返回主體流，從而 將顆粒 帶 離膜表面 ， 當(dāng) 跨膜壓差 導(dǎo)致顆粒在膜表面的沉積速度與 剪切力引起的 顆粒返回主體流的 擴(kuò)散 速度達(dá)到平衡， 這樣， 污染層 將 不 會無限增厚而 是 保持在一個 幾近 穩(wěn)定 的 厚度 。 在大多數(shù)情況下，過濾初期主要是機(jī)械堵塞，而后期主要是濾餅過濾。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，目前已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益， 引起許多國家的有關(guān)專家、學(xué)者的高度重視和深入的研究，作為一門新興的化工分離單元操作發(fā)展迅速， 已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一 [28]。 但 是電耗特別大，增大了處理費用，且 由于受到相關(guān)溶劑的沸點和冷凝水溫度等的限制，真空度不可能太高， 并且溶劑油較易 揮發(fā)，部分有機(jī)溶劑 將進(jìn)入 大氣中 而 造成大氣污染 。切割主要是將輕質(zhì)直餾餾分切割成適當(dāng)窄餾分或?qū)?催化重整抽余油 ，進(jìn)行分餾。 目前主要的汽車閃光鋁粉顏料仍以濕法方法制備，其生產(chǎn)技術(shù)成熟，主要工藝包括 [11,12]霧化鋁粉 ?物料混合 ?球磨 ?過篩 ?拋光 ?鋁粉顏料 ，球磨階段需加入溶劑油 (如 200溶劑 汽油 )以防止鋁粉氧化 。在這種情況下，國內(nèi)也開始大力發(fā)展我國的鋁粉顏料工業(yè) ， 特別是汽車閃光鋁粉顏料。所以這種方法 很快為 鋁粉顏料生產(chǎn)的主要方法。 近 30 年來，鋁粉顏料發(fā)展十 分迅速，品種大幅度增 加 ，在汽車、建筑、金屬閃光漆和印刷油墨等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用 [68]。因此，許多金屬顏料被用做裝飾性顏料 [1]。 Ceramic membrane。 探討 膜 的污染 阻力 ，發(fā)現(xiàn)膜污染阻力 （ Rf） 在通量下降中起到 至關(guān)重要的 作用 。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對于膜孔徑 ?m 陶瓷膜， 選用不加水和加 %(?)水的兩種料液，考察 操作時間、跨膜壓差、錯流速度、溫度和鋁粉含量對膜通量及截留率的影響 ，結(jié)果表明 ：不加水較加水料液的膜通量明顯增大；隨著操作時間延長，膜通量逐漸下降至穩(wěn)定，鋁粉截留率迅速增大至 100%；跨膜壓差增大或溫度升高 都 使得穩(wěn)定通量增大；錯流速度增大，穩(wěn)定通量先升高后 趨于穩(wěn)定 ；鋁粉含量越高，膜通量越低。 建立 了 完全堵塞修正模型， 并 與其他阻塞模型 比較，通過 對 多組 實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合 ， 發(fā)現(xiàn)修正模型的相 關(guān)系數(shù) 均在 。 Chemical cleaning。這主要是因為：當(dāng)鋁粉顏料涂裝于被涂物表面時，它將 與 被涂物 平行， 鋁粉間互相連結(jié)，多層排列，互相遮掩，因而在 表面形成一層膜 且這層膜的微細(xì)孔被互相阻斷。片 狀鋁粉主要應(yīng)用于工業(yè)涂料、汽車涂料、印刷油墨及塑料加工等方面，對于片狀鋁粉顏料而言，它具有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的發(fā)展前景，它將逐步取代傳統(tǒng)鋁粉顏料而成為重要的金屬顏料。 世界上生產(chǎn)鋁粉的廠家 較 多， 主要集中在一些發(fā)達(dá)國家 ，他們可以提供高性能高品質(zhì)的鋁粉顏料 ，其中比較著名的有 美國的 Silberline Manuafeutring Co., Lit.、日本的東洋鋁株式會社和 德國的 EckardWerke。 本世紀(jì) 40 年代，出現(xiàn)了含 較粗非浮型鋁粉顏料的金屬閃光湖南科技大學(xué) 碩士學(xué)位論文 3 汽車面漆， 由于它具有的特殊的閃光裝飾效果和雙色效應(yīng)等獨特性質(zhì) ，因而深受顧客的喜愛，很快成為轎車面漆的一個重要品種。 溶劑油的概況及回收方法 溶劑油產(chǎn)品是五大類石油產(chǎn)品之一，與人們的衣食住行密切相關(guān)， 其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大， 其中 用量最大的首推涂料溶劑油（俗稱油漆溶劑油） ， 在食用油、 橡 膠 、皮革、農(nóng)藥、 印刷油墨、 殺蟲劑、 化工聚合、 化妝品、香料 以及 醫(yī)藥等諸方面 也 都有廣泛的用途。 200溶劑油一般來自常減壓蒸餾裝置的直餾餾分，餾程為140～ 200℃ , 且精制成本較高 ， 以 金利石油公司 的 2020 年初 石油 價格 動態(tài)可以發(fā)現(xiàn)，200溶劑油 價格在 7800 元 /噸左右 。 這些研究在一定程度上實現(xiàn)了特定有機(jī)溶劑分離回收，但主要基于滲透汽化原理，對有機(jī)溶劑在液態(tài)下以膜凈化的研究較少 。 微濾 本質(zhì)上屬于篩網(wǎng)過濾，其分離機(jī)理普遍認(rèn)為類似于“篩分” [29]，微濾膜孔徑一般在 μm 之間， 微濾所分離的組分直徑為 μm。 微濾操作方式有死端過濾和錯流過濾兩種： i） 死端過濾 也稱為常規(guī)過濾，即滲透液的流向與原料液的流向相一致的過濾方式。 陶瓷 膜微濾存在一個最優(yōu)跨膜壓差，在此最優(yōu)跨膜壓差以內(nèi) ,膜通量隨之增大而線形增 加 ，此過程為壓力控制；超過最優(yōu)跨膜壓差，微濾則轉(zhuǎn)入傳質(zhì)控制，由于膜表面污染物質(zhì)的沉積和膜堵塞現(xiàn)象的影響，膜通量不再隨操作跨膜壓差線形增加，壓力的增大對膜通量的增加不再顯著，甚至?xí)陆?。隨著 錯流速度 的增大，料液的 雷諾系數(shù) 及沿膜面的剪切力相應(yīng)增加，有利于帶走沉積于膜表 面 的顆粒 或 溶質(zhì)等，減輕膜面的阻力 和膜污染，膜通量隨之增大，但流速過高，操作不穩(wěn)定，通量有起伏， 且能耗增大 。這是因為不對稱 結(jié)構(gòu) 的 微濾膜， 膜表面的空隙較過渡層的小而致密， 粒子 因此 大多 被截留在 膜 表面， 不易 在 進(jìn)入 膜內(nèi)部 發(fā)生孔內(nèi) 堵塞， 通過 錯流速度 提供的 剪切力 容易 帶走 膜表面的污染物 ，即使在膜表面孔上產(chǎn)生聚集、堵塞 及形成濾餅 ，也 很容易 采用 反 沖 洗沖走 ；而對稱結(jié)構(gòu)微濾膜，其彎曲孔的表面開口有時比內(nèi)部孔徑大，這樣進(jìn)入表面孔的粒子往往會被截留在膜中。 iii） 料液性質(zhì) 料液性質(zhì)對膜污染的影響主要是指料液中組分的物理和化學(xué)性質(zhì)，如料液粘度、濃度、溫度、 pH 值、粒子或溶質(zhì)大小、分子結(jié)構(gòu)、形 態(tài)、分散狀態(tài)及共存物質(zhì) (無機(jī)物、有機(jī)物、尤其是動態(tài)膜的物質(zhì) )、表面張力等。一方面膜污染度同膜材質(zhì)、孔徑、膜過程的操作壓力有關(guān) ； 另一方面 ， 待分離實驗體系中大分子溶質(zhì) 或粒子 的濃度、溶液的性質(zhì)等因素也影響著膜污染 [46]。 如何消除膜污染，強(qiáng)化過濾通量是國內(nèi)外膜過程工程技術(shù)人員的一大研究熱點，己有的措施和控制方法 [48]主要有 : 原料液預(yù)處理，膜面改性，外加場對膜污染進(jìn)行控制，改善膜表面的流體力學(xué)條件（如增加湍流促進(jìn)器 [49]、采用并增大錯流速度等），選擇合適的膜孔徑、濃度、溫度和跨膜壓差，周期反沖，化學(xué)清洗等。返回的 滲透 液流 和 高速的料液流可以清除沉積的污垢。還有電場過濾、脈沖電解清洗劑電滲透反洗等研究在今年來也受到人們的青睞。堿清洗液包括磷酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物，這些物質(zhì)起去垢劑的作用，使沉積物松動、乳化和分散。 iii） 物理 — 化學(xué)清洗法 將物理和化學(xué)清洗方法結(jié)合使用可以有效提高清洗效果。 i） 顆粒反向遷移模型 顆粒反向遷移模型主要有三種：布朗擴(kuò)散模型、剪切誘導(dǎo)擴(kuò)散模型和慣性升力模型。 ii） 單顆粒模型 對于錯流微濾來說，當(dāng)操作進(jìn)行到一定時間的時候滲透通量 將 趨于穩(wěn)定，不再隨時間變化。韓越梅和劉翠波 [62]推導(dǎo)了恒壓條件下顆粒受力模型函數(shù)，并對恒壓錯流微濾過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計算 ； Altmann 和 Ripperger[63]在模型中考慮了水力、吸附力、摩擦力等對微濾過程中單個顆粒的作用，并發(fā)現(xiàn)決定濾餅形成的平衡主要是提升力 和曳力的相互作用。完全阻塞模型對粒徑分布均一且遠(yuǎn)大于膜平均孔徑的實驗體系有較好的適用性。由于其方程參數(shù)不易獲得，現(xiàn)在還主要應(yīng)用于關(guān)聯(lián)實驗數(shù)據(jù)，解釋膜污染機(jī)理隨時間變化。 Wei 等人 [71]主要依據(jù)文獻(xiàn) [70]，結(jié)合孔堵塞和濾餅形成的模型很好的描述微濾腐殖酸的過程 ； de la Casa 等人 [72]結(jié)合完全堵塞和濾餅形成建立的模型能很好的擬合實驗數(shù)據(jù) ； Cogan 和 Chellam[73]在常壓下建立一個合并模型來描述死端微濾過程細(xì)菌污染。組合類模型適用范圍較廣，可以描述不同體系的膜過濾規(guī)律，因為綜合考慮了各種因素，預(yù)測的準(zhǔn)確度較高。當(dāng)懸浮液中的顆粒粒徑大于膜孔孔徑時，顆粒將不能進(jìn)入到膜孔中，這時過濾主要是篩分機(jī)理起作用。由于膜孔阻塞大部分是由于其內(nèi)部沉積吸附的顆粒造成，所以標(biāo)準(zhǔn)阻塞模型能較好地反映膜堵塞過程，在三種模型中應(yīng)用最為廣泛。 隨后，許多學(xué)者紛紛對單顆粒模型進(jìn)行研究或運用，取得了較好的效果。后來 Dvais 和 Leighton[51]基于顆粒沿著孔壁剪切誘導(dǎo)傳遞提出一種理論，并把它應(yīng)用于錯流微濾過程中。在實際過程中， 多種污染現(xiàn)象 往往是疊加的，從而增加了過程的復(fù)雜性。 D） 氧化劑 ： 常用氧化劑有雙氧水、次氯酸鈉溶液等。 下面簡單介紹幾種常用的化學(xué)清洗劑： A） 酸溶液 ： 各種無機(jī)、有機(jī)酸和混合有機(jī)酸及其鹽可用作膜污染的清洗劑。 F） 空氣噴射 ： 在滲透液進(jìn)入組件進(jìn)行正方向沖洗前，周期噴射進(jìn)空氣，空氣擾動 膜及污染層 ，使 膜 壁上 的 污染層疏松。 而 變方向沖洗的沖洗方向是改變的， 正方向沖洗幾秒鐘再反方向沖洗幾秒鐘。 對于微濾膜，它以微粒堵塞和形成濾餅層為主。通常采用的預(yù)處理方法有 ： pH 調(diào)節(jié) 、砂濾、化學(xué)絮凝、沉淀等。 而滲透通量隨時間的變化情況 是： 膜越厚，初始通量越小，但隨時間衰減較為緩慢；而較薄的膜初始通量較高，但在初始階段衰減較快，之后變化趨于平緩。 ii） 膜微觀結(jié)構(gòu)的影響 A） 膜孔徑 膜孔徑是影響膜通量及粒子截留率的重要因素，一般情況下，孔徑越小，對粒子或溶質(zhì)的截留率越高，而相應(yīng)的通量越低。對純水體系，溫度每升高 1 ℃ ，通量約增加 3%，對于稀溶液體系， Abadi 等人 [33]發(fā)現(xiàn)采用 ?m 的氧化鋁陶瓷膜微濾含油廢水時，溫度 在 2540℃ 時，通量幾乎呈線性增大且增加了約 125 L/(m2 ii） 錯流過濾 也稱為動態(tài)過濾，物料由泵推動沿平行膜表面方向流動，透過液方向垂直于膜表面的過濾方式。 膜內(nèi)部截留是膜的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用，是指將微粒截留在膜內(nèi)部而不是膜表面。 膜分離是在 20 世紀(jì)初出現(xiàn)，上世紀(jì) 60 年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。稀釋法需要消耗大量的淡水資源對廢溶劑進(jìn)行稀釋， 不能從根本上解決廢溶劑的污染問題，因為 稀釋排放法既造成水資源的浪費又引發(fā)新的水資源污染，且污染后的第一章 緒論 4 水源可再生性能極差，在水資源日益短缺的今天 是不提倡的 ；“焚燒法”，作為高濃度危險廢棄物的主要處理手段之一， 但燃燒后造成了眾多污染，隨著環(huán)保 意識的增強(qiáng)，國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)的制定，這種方法幾乎是不可取的，而且它 存在處理費用高，浪費大量的熱值和溶劑等缺點；“減壓蒸餾法”，雖然可以實現(xiàn)鋁粉顏料中溶劑的回收利用，可以做到工藝無二次污染 。 普通溶劑油的生產(chǎn)工