陶瓷膜具有良好的耐酸碱、腐蚀性及机械稳定性等特点，其良好的亲水疏油性导致该技术日益成为含油废水处理中有效的分离技术，被广泛应用于石油化工等各种领域。

有机硅废水具有COD波动大、水质不稳定的特点，同时其含油的特性需要进行投加大量破乳剂并沉降分离。因出液含油量大且不稳定导致废水处理生化系统难以运行，故而废水中油类的去除成为有机硅废水处理工艺中极为关键的一环，影响着后续生化系统的稳定性。实际的有机硅废水过滤体系较为复杂，相关报道较少。

以浙江某公司的有机硅废水为过滤对象，采用陶瓷膜及设备进行纯化除杂，收到了很好的效果。

1 试验部分

1.1 试验原料

浙江某公司有机硅废水具体指标为pH10～11，COD为2100～7300mg/L，油含量为120～11500mg/L，温度为20～30℃，氯离子为10700～15600mg/L。

1.2 试验设备

主要采用内循环结构，经过破乳并沉降槽沉降后的有机硅混合废水经供料泵进入内循环回路中，再通过循环泵，以高速流动的方式在陶瓷膜组件内部不断的循环、浓缩，清液从渗透侧出来，一小部分浓缩液回到缓冲罐，与来料混合后继续参与循环，当循环回路中的浓缩液达到一定浓度时，即陶瓷膜的清液通量低于设计值时，停止分离操作，关闭清液出料阀，进入清洗程序。

试验用陶瓷膜的平均孔径为50nm，膜管有效长度为1016mm，支撑体和过渡层材质为氧化铝，分离层材质为氧化锆。

1.3 检测方法

采用HACH测定仪测定废水COD的含量，采用氯离子测定仪测定废水氯离子含量，采用紫外分光光度法测定废水油含量。

2 结果与分析

渗透通量是评价膜分离效率的关键指标，而操作条件变化对渗透通量影响很大；试验考察了跨膜压差、膜面流速、浓缩倍数对渗透通量的影响。

2.1 跨膜压差的影响

膜面流速为3m/s，不同跨膜压差下进行的50mm陶瓷膜过滤试验。随着跨膜压差的增加，膜通量增大，但并非线性关系，且膜通量都随着过滤时间的延长而逐渐递减并趋于稳定。在低跨膜压差（0.05MPa）下，膜通量十分稳定；而在跨膜压差0.15、0.2MPa时连续进料初期，膜通量迅速衰减，体现了浓差极化作用和膜芯表面凝胶层等污染过程，在100～120min逐渐趋于稳定。因为在高跨膜压差下，随着过滤时间的增加，膜表面不断地沉积截留物，膜表面沉淀的溶质浓度越来越高，浓差极化加重，膜通量不断下降。此时浓差极化是影响膜通量的主要因素，操作压力增加，膜通量增加，但同时也加重了浓差极化。增大压力，凝胶层阻力增大，操作压力的增大为阻力的增大所抵消，此时膜透过量增加甚微，保持一个稳定的状态。因此膜的操作压力是有一定范围的。

对渗透液取样分析检测如下：

由上表可知，本实验选择合适的操作压力应控制在0.10MPa左右为宜。

2.2 膜面流速的影响

在跨膜压差0.1MPa，不同膜面流速下进行的50nm陶瓷膜过滤试验。不同膜面流速下，膜通量都随着过滤时间的延长而逐渐递减并趋于稳定。在考察的范围下，随着膜面流速的增加，膜稳定通量有些许上升。在相对低的膜面流速（2m/s）下，膜通量衰减迅速；而在3～4m/s膜面流速下，膜通量衰减后迅速趋于稳定。其原因为膜面流速增加，流体对膜面剪切力增加，杂质不易停留于膜表面而被错流料液带走，膜污染减轻，故而较快达到稳定。如果此时进一步提高膜面流速，将会显著地增大能耗。鉴于此，较适宜的膜面流速为3m/s。

2.3 浓缩倍数的影响

在膜面流速3m/s，跨膜压差0.1MPa条件下进行50nm陶瓷膜过滤试验。随着浓缩倍数的增加，渗透通量的变化呈现先缓慢下降后急速衰减的趋势。在相同的温度下浓缩倍数越高，通量越小，则通量降得越快。其原因为浓缩倍数增加导致膜面污染物浓度增加，进而导致膜面阻力增大，膜通量下降。总体上，膜通量的变化趋势基本相同，表明膜运行比较稳定。

对批次一渗透液取样分析检测，结果如下：

结合上表的分析结果及设备投资问题，本试验选择合适的浓缩倍数应控制在50倍左右为宜。

2.4 陶瓷膜管清洗

碱洗+酸洗可大幅度恢复陶瓷膜通量。碱洗时，高温碱与有机硅废水中的有机物、硅粉等进行快速有效的反应，并控制设备进行高流速运行，使浓差极化形成的动态膜上的凝胶等得以脱落，使陶瓷膜得以再生。而酸洗时，酸与有机硅废水中盐垢等进行快速反应，使陶瓷膜得以再生。清洗过程中，操作方式的影响并不明显。

2.5 陶瓷膜纯化除杂效果

陶瓷膜过滤有机硅废水后，清液油去除率可达99%以上，可保证后续生化系统的稳定性，且浓缩倍数较高，可达50倍的水平。

3 小结

以平均孔径为50nm的陶瓷膜脱除有机硅废水中的油类，可得到较高的膜通量和清液品质。本研究得出如下结论。

（1）用陶瓷膜进行有机硅废水除油纯化是可行的。采用50nm的陶瓷膜进行过滤时，膜通量都随着过滤时间的延长而逐渐递减并趋于稳定。较适宜的跨膜压差为0.1MPa，较适宜膜面流速为3m/s，较适宜浓缩倍数为50倍，清液的油去除率达到99%以上，平均膜通量在340L/(㎡·h)左右。

（2）在试验范围内，随着跨膜压差、膜面流速、浓缩倍数变化，油去除效果比较稳定，清液品质的稳定保证了后续生化处理的稳定性。

（3）由于陶瓷膜在化工行业具有有机膜无可比拟的优势，必将成为化工行业不可替代的分离纯化技术和手段。