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化铣槽液悬浮物高效分离技术研究

作　者: 林保红
导　师: 丁园
学　校: 南昌航空大学
专　业: 环境工程
关键词: 化铣槽液微滤技术平板膜管式膜固液分离
分类号: TQ028.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

航空铝材的化铣槽液在经稀释结晶处理后，析出氢氧化铝晶体从而形成稳定悬浮液。在回用化铣槽液的过程中，需要将超细颗粒的氢氧化铝晶体进行分离。本文针对悬浮液的快速固液分离问题，利用微滤技术展开实验研究与设备研制。通过研究不同膜组件及操作模式下的微滤过程的特性，比选得出了适宜的膜组件和操作模式，进而设计了微滤设备；在此基础上进行了设备实验研究，得出了最佳的操作条件。本研究取得如下成果：（1）平板膜并流微滤过程中，由于膜表面滤饼层的不断增厚，过滤阻力增大，膜通量衰减严重。当操作压力为-0.016MPa，悬浮液浓度为20g/L时，膜通量在60min内就衰减为初始膜通量的28.5%。（2）管式膜错流微滤过程中，得益于管式膜的构型及错流操作的特性，膜表面的滤饼层维持在一定的厚度，形成的过滤阻力一定，最终会在微滤过程后期得到一稳定膜通量。在操作压力为0.26MPa，悬浮液浓度为40g/L时，其稳定膜通量可维持在318L/(m~2·h)，是其初始膜通量的72.7%。（3）利用平板膜组件和管式膜组件对悬浮液试样进行过滤，其透过液悬浮固体浓度范围分别为2.1～2.9mg/L和2.3～3.4mg/L，均小于10mg/L，对悬浮液试样中悬浮固体的截留率均可达到99.9%以上。（4）通过对平板膜并流微滤和管式膜错流微滤特性的研究，比选得出管式膜组件在错流操作模式下最适宜用于含超细颗粒悬浮液的固液分离，在此基础上，设计循环间歇操作工艺优化微滤过程，进一步完善了设备设计。（5）设备实验研究表明，升高微滤过程的操作压力在一定程度上对提高膜通量很有效，增加浓缩液出口压力也会使膜通量增大。通过实验研究选取的最优操作条件是：操作压力0.26MPa，浓缩液出口压力0.05MPa。（6）利用设备过滤化铣液，透过液悬浮固体浓度在2.5～3.3mg/L之间，小于10mg/L，对化铣液中悬浮固体的截留率可达99.93%以上，满足技术指标的要求。（7）膜清洗实验证实，采用气、水反洗的清洗方式可以有效减轻由于膜污染所造成的膜通量衰减，以30min的操作时间为设备运行、反洗的循环时间，清洗10s，就可以使膜通量恢复为初始膜通量的95.3%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-22
  1.1 化铣工艺简介  9-12
    1.1.1 化铣工艺在航空铝材加工中的应用  9-11
    1.1.2 化铣槽液的处理工艺研究进展  11-12
  1.2 化铣槽液中悬浮固体颗粒的性状  12-13
  1.3 含超细颗粒悬浮液固液分离技术  13-19
    1.3.1 沉降分离  13-16
    1.3.2 过滤分离  16-17
    1.3.3 膜分离  17-19
  1.4 本课题研究的内容及目的  19-20
  1.5 本课题研究的技术指标  20
  1.6 本课题研究的技术路线  20-22
第2章微滤技术概述  22-30
  2.1 微滤膜及微滤过程介绍  22-23
    2.1.1 微滤膜  22
    2.1.2 微滤过程  22-23
  2.2 微滤技术理论基础  23-29
    2.2.1 微滤的机理  23-24
    2.2.2 微滤的操作模式  24-25
    2.2.3 微滤过程的数学模型  25-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章实验研究  30-49
  3.1 实验准备  30-32
    3.1.1 实验研究内容  30
    3.1.2 评价分离效果的指标  30
    3.1.3 各指标测定方法  30-32
  3.2 主要仪器及药品  32
  3.3 悬浮液试样配制  32-33
  3.4 实验过程  33-37
    3.4.1 验证实验沉降分离实验  33-34
    3.4.2 平板膜微滤实验  34-35
    3.4.3 管式膜微滤实验  35-37
  3.5 实验数据分析及讨论  37-47
    3.5.1 沉降分离实验结果及讨论  37-40
    3.5.2 平板膜微滤实验结果及讨论  40-44
    3.5.3 管式膜微滤实验结果及讨论  44-47
  3.6 本章小结  47-49
第4章设备设计及设备实验研究  49-63
  4.1 设备设计  49-53
    4.1.1 膜组件和操作模式的比选  49-50
    4.1.2 工艺设计  50-53
  4.2 设备实验研究  53-61
    4.2.1 实验设备  53-54
    4.2.2 实验过程  54-55
    4.2.3 实验结果及讨论  55-61
  4.3 本章小结  61-63
第5章膜污染及清洗  63-67
  5.1 膜污染机理  63-64
  5.2 膜清洗实验研究  64-66
    5.2.1 实验过程  65
    5.2.2 实验结果及讨论  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第6章结论与建议  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 建议  68-69
参考文献  69-72
攻读学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73-74

化铣槽液悬浮物高效分离技术研究

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