超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜分离过程,膜孔径介于0.05μm至1nm之间。实际应用中一般以截留相对分子质量表征超滤膜的分离特性。超滤膜主要用于截留大分子物质,所以经常用切割相对分子质量表征膜孔径的大小,其截留相对分子质量一般在300～500000之间。超滤膜的处理效果与膜孔径的大小直接相关。
超滤是以压力为推动力的膜分离过程,能够浓缩和分离溶液中的大分子溶质并可以除去水中的悬浮物。超滤过程是一种无相变的、非破坏性的分离过程。因为高分子溶质产生的渗透压可以忽略不计,超滤操作过程压力相对较低,大约为0.07～0.7MPa。经超滤膜处理后的含油废水浓缩液中油的质量分数高达50%。浓缩液可以通过离心分离法进一步分离。收集的油不能回用,但是可以通过焚烧以减少污染。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
超滤膜对含油废水的处理效果与含油废水的性质直接相关。韩国Changa等的研究表明,超滤膜在处理铝、铁清洗液含油废水时,处理效果并不理想,COD的去除率分别为1.3%和9.9%,TOC的去除率分别为2.2%和10.3%;而对切削加工过程产生的含油废水的处理效果却较好,COD和TOC的去除率分别高达93.2%和93.5%。这一现象可以解释为清洗液废水中含有的主要是相对分子质量在200～400之间的表面活性剂,而超滤膜的截流平均相对分子质量为30000,超滤膜对表面活性剂这样的小分子物质几乎没有去除作用。
膜分离技术是发展迅速的新兴技术领域,是一种使料液组分选择性透过膜的物理―化学处理方法,该过程的推动力主要是膜两侧的压差或电位差等。处理含油废水的膜分离技术主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)。微滤又称精过滤,其基本原理属于筛网状过滤,所分离的料液组分直径为0.03～15μm,在压差作用下,小于膜孔的粒子通过滤膜,大于滤孔的粒子被截留到膜上,从而实现不同组分的分离。微滤膜具有较高的渗透率,能应用于超滤难以满足的大处理量的情况。
陶瓷微滤膜的主要特点是具有催化性、化学稳定性和热稳定性,使用寿命长。韩国的LeeShihee等[用α-Al为活性层、平均孔径为0.4μm的陶瓷膜对油粒粒径为11μm的乳化油(主要成分是水、矿物油、氯化后的石蜡)进行处理,实验结果表明:错流速度越大膜通量越大。无论在任何操作条件下,只要进行反冲洗都会使膜通量有所增加。经过反冲洗后的稳定膜通量是未进行反冲洗膜通量的1.5倍。实验得出的最优操作条件是错流速度2m/s,每过滤5min反冲洗4s,在这种条件下操作可使膜通量稳定在135L/(m2・h)。在膜清洗时,分别用硝酸、氢氧化钠、丙酮、甲苯等溶液在相同的操作压力100kPa、错流速度0.5m/s的条件下,对被污染的膜清洗5min,结果表明甲苯的清洗效果较好,可使膜通量恢复到84%。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
有研究表明,用ZrO2微滤膜处理含油废水时透过液中油的含量和COD都有所降低,但是却不能达到排放标准。目前该问题的解决办法就是用化学絮凝法对含油废水先进行预处理后再进行微滤处理。Zhong等用南京大学研制的非对称多孔ZrO2微滤膜对gray-colored废水(其水质为:油质量浓度6g/L、COD3g/L、固体悬浮物质量分数5%)进行了实验,实验过程中应用不同种类絮凝剂[聚丙烯酰胺、聚乙醛、3530S、Al2(SO4)3・18H2O、FeSO4・7H2O、FeCl3・H2O]且通过改变实验条件(浓度、温度、反应时间、静置时间)来达到不同的处理效果。实验结果表明:采用微滤与絮凝联合处理含油废水的方法,可使出水含油量和COD明显降低,这可能是由于絮凝剂破坏了含油废水中胶体和乳化油的稳定性。出水水质与絮凝条件、过滤条件等操作参数有关,对实验结果分析后得出的最优操作条件为:3530S加入量70mg/L,温度40℃,反应时间和静置时间均控制在90min。
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