1、课题来源与背景：目前膜处理技术用于采油废水处理存在膜通量小，膜污染严重，投资达等问题，通过对膜进行改性，提高膜通量和膜的抗污染性能，降低膜应用成本，并在此基础上通过构建膜组合工艺，实现改性膜组合工艺在大型水厂中的推广应用，实现采油废水的循环利用。。 2、研究目的与意义：突破限制膜用于采油废水深度处理的瓶颈技术，利用无机纳米颗粒对聚偏氟乙烯膜表面进行诱陷改性,制备抗污染、高通量、经济型的亲水性超滤膜及相应的膜装置，并以该改性膜为核心，构建采油废水回用处理的新技术与新工艺，从根本上解决采油废水深度处理回用问题，这对水资源危机日趋严重的今天，不仅可以节省大量宝贵的水资源，降低采油成本，而且可以控制采油废水外排对环境造成的严重污染，实现采油过程中水的“注”/“采”平衡，保证油田的可持续开采，其经济、社会效益显著。 3、主要论点与论据：课题从抗污染、高通量的表面纳米改性 PVDF 管式超滤膜的制备与性能表征与表面纳米改性 PVDF 超滤膜管内湍流促进器及其膜污染控制效果研究出发，以寻求优化膜材料组成提高膜性能；构建以改性管式膜为核心的油田采油废水回用深度处理新工艺，探讨该工艺的效能与机制。 4、创见与创新：（1）纳米颗粒种类及 Al 2 O 3 纳米颗粒的加入量的确定。（2）Al 2 O 3 分散剂优选。（3）Al 2 O 3 表面改性膜的形态结构。（4）纳米 Al 2 O 3 表面改性膜的抗污染性能。（5）湍流器型式对膜污染控制效能影响。（6）以改性膜为核心的采油废水回用深度处理系统及性能。 5、社会经济效益：课题研究成果对推动膜处理技术在采油废水深度处理中的应用以及采油废水处理技术与工艺的进步，促进膜技术在我国乃至全世界的大发展，提高采油废水的重复利用率，带动市政工程学科的发展，保证油田的可持续开采，都将产生重要而深远的影响。 6、成果简介：(1）确定了改性膜制备的优化配方，并制备了纳米改性 PVDF 超滤膜，改 性 PVDF 膜的亲水性和通量大大提高。（2）综合膜的性能和成本，确定了纳米粉沫的最佳加入量为 1.5-2.5%。（3）纳米粒子的加入有效地改进了膜的韧性和强度，纳米颗粒的加入量为 2%时，膜的断裂伸长率增加 55.5%，拉伸强度增加 50%以上。（4）纳米颗粒的加入量为 2%时，膜通量较未改性前增加了约 2 倍，在额定压力下膜通量≥3m 3 /m 2 d；。（5）应用扫描电子显微镜、原子力显微镜、激光共聚焦显微镜和透射电子显微镜观察了膜的表面、断面和膜孔的结构以及纳米颗粒在膜中的分布情况。结果表明，无机纳米颗粒的加入增加了膜表面的粗糙度，从而增大了膜的有效过滤面积，使膜通量增加；无机纳米颗粒的加入没有改变膜的断面和孔的结构；大部分纳米颗粒能够以纳米尺寸均匀分布在膜中，使得有机膜在保持原有特性不变的 基础上，有效改善了其亲水性和强度。（6）纳米改性后的 PVDF 膜的抗污染性显著增强。通量下降率（通量下降值与初始通量值的比率）改性膜为 18.16%（重量比），而未改性的 PVDF 膜的通量下降率为 38.46%(重量比)。（7）开发了可有效控制膜污染的湍流器。（8）构建了以改性超滤膜为核心的油田采油废水回用深度处理系统。确定了以改性超滤膜为核心的油田采油废水回用深度处理系统的工艺参数。（10）评价了以改性超滤膜为核心的膜组合工艺对采油废水的处理效能。该组合工艺处理采油废水的出水水质：含油量≤4.0mg/L；悬浮固体含量≤4.0mg/L， 悬浮物颗粒直径中值≤1.6μ m。达到了回注低渗透层的水质要求。

哈尔滨工业大学

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