乙醇水溶液真空膜蒸馏分离过程的模拟分析

真空膜蒸馏技术可用于分离水溶液中的有机挥发性化合物(VOCs),是一种治理遭受VOCs污染工业废水的新方法.对低浓度乙醇水溶液二元体系下的真空膜蒸馏过程展开了模拟分析,膜内的传质按Knudsen扩散原理考虑,界面上的平衡关系按Van Laar活度系数法给出.模拟结果表明:过程的操作参数对分离效率有较大的影响,进口温度、料液流量、浓度和真空度增加,膜通量将增加;分离因子随进口温度、真空度、浓度增加而减少,料液流量对分离因子影响与真空侧流动形式有关.真空侧流动形式对分离因子有一定的影响,并流条件下,分离因子最大.     

用减压膜蒸馏淡化罗布泊地下苦咸水

考察了减压膜蒸馏过程淡化高浓度盐溶液过程中温度、浓度、真空度对膜通量的影响,结果表明:膜的渗透通量与温度的倒数呈指数关系,高真空度下膜的通量与膜两侧水蒸气分压平方根的差呈直线关系,这种直线关系说明了水蒸气在膜孔内的传质过程是以扩散为主;当盐溶液浓度达到一定量时,浓度的增大对膜通量的影响较小.将减压膜蒸馏应用于新疆罗布泊地区地下苦咸水的淡化处理,可获得馏出液电导率均小于10μS/cm的较好效果.     

真空膜蒸馏再生MDEA富液实验研究及节能分析

为了研究真空膜蒸馏法MDEA富液再生实验所需的最佳操作参数,采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件对MDEA富液进行再生实验研究,引用分离因子分析H2S的分离效果,研究温度、真空度、HS-的浓度对膜通量及分离因子的影响;将再生率与分离因子一起作为研究对象,确定最佳再生温度、真空度.实验结果表明:分离因子随着温度、真空度增大而减小,HS-浓度对分离因子影响不大;最佳再生温度为55~60℃,最佳真空度为20kPa.     

探究膜法MDEA再生规律实验研究

室内搭建真空膜蒸馏评价装置,以MDEA(N-甲基二乙醇胺)富液作为研究对象,中空纤维膜作为分离介质,控制变量反复实验,研究温度、真空度、浓度对膜通量和再生率的影响,从而探究膜法MDEA再生规律.实验结果表明:在温度高、真空度大、浓度低的条件下膜通量大,再生率高,有利于MDEA富液再生.     

混合气中C6H6的膜气体吸收分离过程

以疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(n-Formyl morpholine,NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜气体吸收技术分离混合气中苯的传质过程,考察了各操作参数对传质过程的影响,建立传质阻力模型,对模型预测值与实验值进行了对比.结果表明:提高气液相流量及浓度、吸收剂浓度,降低吸收液负载有利于提高传质通量.传质过程受液膜控制;在实验条件下,模型预测值与实验值符合较好,最大误差为20.2%,平均误差为9.2%.     

具有旋向入流膜组件理论传质通量计算

影响膜蒸馏广泛应用的主要原因是传质通量较小,阻碍传质的主要因素是温度和浓度极化现象及膜污染的存在.基于Knudsen diffusion和Molecular diffusion扩散传质理论,以水为工质,计算了膜热侧溶液温度30～70℃膜蒸馏理论膜通量.实验采用三向旋转切向入流膜组件,通过喷管不同结构参数下测得实验膜通量,并与理论膜通量进行了比较,拟合出具有三向旋转入流膜组件膜通量的修正系数,为工程实际应用提供理论依据.     

整体非对称性PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏中的应用

采用乙醇与次氯酸钠溶液去除商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜中的亲水性物质,从而恢复PVDF膜材料本征的疏水性,并将疏水膜应用于真空膜蒸馏(VMD)脱盐试验中。在进料温度为70℃,进料流量为120L/h,真空度为-90kPa的操作条件下考察了次氯酸钠溶液浓度,pH值,温度对PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏海水淡化中的处理效果。结果表明:次氯酸钠浓度为8000mg/L,pH为11,温度为45℃时,处理效果最优,并将最优条件下处理所得中空纤维膜应用在真空膜蒸馏稳定性实验中,在200h的运行过程中,通量稳定在5~6kg/m2·h,同时脱盐率可稳定在99.9%。     

减压膜蒸馏法再生天然气脱碳液研究

甲基二乙醇胺(MDEA)溶液在吸收天然气中的CO_2时发生可逆化学反应,因此对MDEA富液的再生可进一步完善天然气生产工业.实验采用聚丙烯(PP)膜组件作为富液再生器,利用减压膜蒸馏法再生含CO_2的MDEA富液.研究富液温度、真空度、流量和富液中CO_2浓度对分离因子和脱碳率的影响,探究各参数影响能力的大小并寻找出最佳操作参数.研究表明,脱碳率随温度、真空度、流量和CO_2浓度增大而增大;分离因子随温度、真空度和CO_2浓度增大而增大,随流量增大而减小.最佳操作条件为温度50℃,真空度65 kPa.各参数对减压膜蒸馏影响顺序为温度真空度流量CO_2浓度.     

鼓气强化膜蒸馏实验研究

在已有的真空膜蒸馏实验平台基础上增加鼓气装置,研究了原料液温度、流量以及鼓气强度和鼓气方式对膜通量的影响规律.结果表明,通过鼓气作用可以使膜通量得到较大程度上的提高;原料液温度、流量和鼓气强度共同决定鼓气膜蒸馏传质过程.膜通量随原料液流量和温度的增加而增加;当原料液流量和温度相同时,膜通量随鼓气流量的增加呈现先增大后减小的趋势,且温度越高这种趋势越明显;间歇鼓气较连续鼓气过程强化效果更为明显,在鼓气时间相同时,鼓气间隔时间越长,膜通量越大;在鼓气间隔时间相同时,随着鼓气时间的增加,膜通量呈现先增加后减小的趋势.     

真空膜蒸馏过程的流体力学模拟

利用计算流体力学(CFD)技术成功建立了真空膜蒸馏(VMD)过程中空纤维膜的三维传热和传质模型,并通过实验数据进行了验证.评估了操作条件对VMD性能的影响,讨论了温度、传热系数、热通量、膜通量、温度极化系数和总热效率沿着纤维长度的变化规律.研究发现,VMD中传质主要受料液热边界层内的传热控制,传热阻力主要存在于进料侧.较高的料液进口温度可以增大平均膜通量和总热效率,但温度极化现象更显著.提高料液流速有助于获得更高的跨膜通量,但会使总热效率减小.当料液流速低于0.7 m/s时,温度极化系数先减小随后增大,但若料液流速高于0.7 m/s,则呈现持续减小的趋势.透过侧绝对压力减小会提高传质推动力,进而提高膜通量和热效率,但真空泵的能耗会升高.