内部热能回收式多效膜蒸馏用于海水淡化及浓盐水深度浓缩

利用自制的具有高效内部热量回收功能的多效膜蒸馏组件对不同浓度的氯化钠水溶液进行浓缩研究.考察进料温度、浓度、流速对膜通量、造水比和脱盐率的影响.实验结果表明,料液加热温度T3升高时膜通量和造水比随之明显增加,而脱盐率保持不变;料液流速增加使膜通量增加,而造水比随之降低,脱盐率几乎不受影响;随着料液浓度的增加,膜的通量和造水比逐渐降低,脱盐率略微减小但影响很小.当料液中氯化钠浓度较低时,该过程的最大膜通量为6.8L/(m2·h),造水比为12.5;当料液中氯化钠浓度大于15％时,膜通量为5.2 L/(m2·h),造水比为6.2,脱盐率可达99.99％.实验结果表明,多效膜蒸馏技术可有效应用于海水淡化及常规海水淡化过程,例如反渗透和多效蒸发过程所副产浓盐水的深度浓缩和淡水生产.     

太阳能自动跟踪膜蒸馏系统实验研究

搭建设计了太阳能自动跟踪膜蒸馏系统,自制配比苦咸水,在不同膜蒸馏方式下观测膜蒸馏对离子的截留效果,研究了流体温度、流量、真空度以及并联膜组件对真空膜蒸馏过程性能的影响.其次,在不同跟踪方式下对集热器换热性能进行测试,并研究了太阳辐照量对光伏组件的影响.最后,对系统性能随太阳辐照度的变化进行了测试分析.结果表明,膜蒸馏截留率均保持在97%以上;膜通量随温度、真空度的增大而增大,流量对膜通量影响较小;并联膜组件产水量是单支膜组件产水量的2倍.真空集热器与保温水箱的最佳循环流量200 L/h;自动跟踪方式集热量较大;光伏组件的输出功率与太阳辐照度成正比.采用真空式膜蒸馏在自动跟踪方式下,当太阳能集热器面积为1.82 m²,光伏板面积为6.5 m²时,最大膜通量为7.70 kg/(m²·h),膜蒸馏产水量最大为462.27 g/h.     

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.     

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.     

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.     

正渗透技术浓缩氯碱阳极淡盐水

采用正渗透(FO)技术对离子膜法制烧碱中产生的阳极淡盐水进行浓缩,开发阳极淡盐水浓缩新工艺.以脱氯后的淡盐水为原料,饱和盐水为汲取液,研究了膜活性层朝向、膜面流速及原料液温度对FO过程纯水透过通量的影响,并对FO过程的淡盐水浓缩效果和膜污染情况进行了研究,验证了该浓缩工艺的可行性.结果表明,压力延迟渗透(PRO)模式水通量要高于FO模式,在处理高浓度料液时,外浓差极化和内浓差极化均对水通量有较明显的影响;提高进料膜面错流流速,水通量增加,且对PRO模式比对FO模式影响更明显;进料温度升高,膜的水通量提高.两种运行模式下均能将淡盐水浓缩至300 g/L以上,满足盐水循环使用要求.浓缩过程中未见明显盐结晶导致的膜污染发生.用工艺液体饱和盐水作汲取液,避免了稀释后汲取液的回收问题,实现了FO过程中真正的低能耗,为FO过程在工业中的大规模推广应用提供了新思路.     

聚二甲基硅氧烷膜蒸汽渗透分离低浓度乙醇/水溶液的研究

对聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜蒸汽渗透分离低浓度乙醇/水溶液的性能进行了研究,考察了料液浓度、膜器温度、循环气体流量、真空度等因素对PDMS膜蒸汽渗透性能的影响.结果表明,渗透通量和渗透侧乙醇浓度随着料液中乙醇浓度的增大而增大,但分离因子有所降低;随着膜器温度的升高,渗透通量增加,渗透侧乙醇浓度下降,影响显著;随着循环气体流量的增大,渗透通量和渗透侧乙醇浓度均有较大幅度的提升,有利于蒸汽渗透过程的进行;随着真空度的增大,渗透通量上升,渗透侧乙醇浓度下降.     

PVA膜渗透汽化分离低浓度乙醇/水溶液的实验研究

将聚乙烯醇(PVA)复合膜用于乙醇/水溶液的渗透汽化过程,考察了料液浓度、操作温度、膜后真空度等操作条件对复合膜渗透通量和分离因子的影响。实验结果表明,复合膜的渗透通量随着操作温度和膜后真空度的升高而增加,分离因子随着料液浓度、操作温度和膜后真空度的升高而减小,在料液浓度低于70%时显优先透醇性,在料液浓度高于70%时显优先透水性。温度对PVA膜渗透通量的影响符合Arrhenius方程。由Arrhenius公式计算得到乙醇组分的渗透活化能Ep=42.88kJ/mol。     

高浓度NaCl溶液真空膜蒸馏传递阻力分布的研究

对纯水体系以及NaCl溶液浓缩过程中真空膜蒸馏传递阻力的分布进行了研究,考察了操作条件对传递阻力分布的影响,分析了传递阻力在浓缩过程的变化原因.结果表明:在纯水体系下,温度和膜表面流速对膜阻力影响较小,其值在162~164.7(Pa·h·m2)/kg范围内变化;边界层阻力受操作条件影响较大,较低的流量和较高的料液温度导致较高的边界层阻力.在NaCl溶液浓缩过程中,渗透通量随浓缩时间起先呈缓慢下降趋势,传递阻力以边界层阻力和膜阻力为主,当料液浓度超过临界值时,渗透通量发生骤降,污染层阻力骤升,膜表面发生结晶污染.但利用清水冲洗受污染膜后,渗透通量恢复率95%左右.因此,控制浓缩终点的浓度低于临界点浓度将有效避免膜污染的形成.     

气隙式膜蒸馏法浓缩氢氧化钠溶液的实验研究

利用能量回收气隙式膜蒸馏组件浓缩氢氧化钠溶液,研究了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响.结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T_3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低.当料液浓度为110g/L,进料温度T_1为40.0℃,T_3为95.0℃、流量为15L/h时,膜通量为6.3kg/(m~2·h),造水比为5.1,截留率可达99.9%.     

微滤和反渗透膜组合工艺浓缩罗汉果汁的研究

采用微滤(MF)和反渗透(RO)膜组合工艺浓缩罗汉果汁.研究了反渗透膜浓缩罗汉果汁的最佳操作运行条件:压力1.4～1.6 MPa,温度36±1℃,浓缩比达到4.6时对膜进行化学清洗以恢复膜通量.由于反渗透法对预处理技术要求较高,采用微滤陶瓷复合膜作为预处理系统,能够很好地保持反渗透膜的通量.这种膜组合处理效果较佳,得到的果汁澄清透明.反渗透法预浓缩罗汉汁比蒸发法大大节省了能耗.     

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.     

真空膜蒸馏分离苯/N-甲酰吗啉水溶液体系微分模型

建立了新的半经验半微分传质传热模型,以苯/N-甲酰吗啉(NFM)水溶液体系为代表,研究了真空膜蒸馏分离去除苯的传质传热过程.并通过数学模拟和实验考察了操作参数对苯的传质通量、去除效率、分离因子以及水传质通量的影响.结果表明,新模型能较好地描述真空膜蒸馏的传质传热过程,能直观地解释实验结果,模拟值与实验值吻合.另外进料浓度、流量、温度及真空度的提高有利于提高苯的传质通量,但不利于提高分离效果.浓度、流量对传质的影响表现为对液相扩散传质能力的增强.温度及真空度对传质的影响表现为对气液界面分压的影响.以上因素的影响最终体现为对扩散组份跨膜分压差的影响.     

陶瓷膜浓缩Iota卡拉胶的初步研究

采用Al2O3/ZrO2陶瓷膜浓缩Iota卡拉胶,考察了进料液初始浓度、操作压力、膜面流速和运行温度等因素对膜通量、卡拉胶浓缩倍数、膜总过滤阻力的影响.结果表明陶瓷膜浓缩卡拉胶的速度受到进料液浓度等的影响.当初始质量分数为1％时,获得的最佳操作参数是:操作压力为0.2 MPa,错流速度为4.8 m/s,运行温度为70℃.在此过程中最大膜通量为81.3L/(m2·h),运行时间为105 min,可以将卡拉胶溶液浓缩3倍.该结果说明陶瓷膜可以有效地浓缩Iota卡拉胶.     

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2.h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2.h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

膜蒸馏淡化处理油田高含盐废水的实验研究

采用减压膜蒸馏技术处理油田高含盐废水，研究了真空度、废水温度、流量以及废水含盐量对膜通量与截留率的影响。实验结果表明：随着膜下游真空度增加，膜通量先缓慢增大，当真空度超过某一临界值后，膜通量急剧增加；废水温度增加，膜通量增大，且真空度越高，膜通量随温度变化的曲线越陡；提高废水流量可增大膜通量；随着废水含盐量增加，膜通量减小，当废水含盐量大于220g／L时，馏出液电导率明显增加，但各次实验的截留率仍然接近100％，表明实验用聚丙烯中空纤维膜具有很好的疏水性。     

太阳能膜蒸馏热工质加热系统CFD计算分析

对太阳能膜蒸馏热工质加热系统进行了简化,建立加装导流板的全玻璃太阳能膜蒸馏热工质加热系统的物理模型,该模型包括全玻璃太阳能集热系统和膜蒸馏热腔两部分,提出二者的耦合集成点,得出耦合边界条件及其非稳态流动的设定方法,建立了太阳能膜蒸馏系统的三维非稳态CFD(计算流体动力学)计算模型,得出求解方法及思路,得到太阳能集热器联接管出口流体温度和流量的变化规律,与膜蒸馏热腔模型耦合计算,得出非稳态情况下膜通量与太阳能辐照强度的变化规律,为下一步太阳能利用与膜蒸馏的耦合优化奠定基础.     

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.     

太阳能膜蒸馏淡化水系统研究进展

在能源紧张和水资源匮乏的时代背景下,利用太阳能驱动膜蒸馏系统来淡化海水和苦咸水成为一项重要的水处理技术.为了提高膜蒸馏通量,使用了旋转切向入流的方式来强化传质过程,并对其作了深入的数值模拟和机理研究.在空气隙膜组件结构上做了进一步的改进,其通量与原有膜组件通量接近,但易于加工制作和可多种方式组合使用.为提高太阳能热水系统的性能,开展了集热器性能的实验研究,并应用FLUENT软件对全玻璃真空管集热系统进行三维数值模拟计算.太阳能膜蒸馏的实验表明在呼和浩特夏季,完全可以利用太阳能驱动膜蒸馏系统全天工作.     

交联壳聚糖共混膜醇水混合液分离性能研究

研究了醇水混合液体系在经交联的聚乙二醇／壳聚糖共混膜中的渗透蒸发分离性能．讨论了共混膜组成、料液浓度和温度、膜下侧压力等对渗透蒸发性能的影响．结果发现聚乙二醇的掺入能大大提高壳聚糖膜的渗透通量，但分离因子降低．当料液乙醇质量分数为８０％时，渗透通量及分离因子都随温度的升高而增加．料液中加入少量ＺｒＯＣｌ２能把分离因子从原来的８．８提高到７４．同时发现膜下游侧压力不仅仅影响渗透组分在膜表面的蒸发，还影响整个渗透蒸发传质过程．