双极膜电渗析质子渗漏相关因素的分析

采用恒流三室双极膜电渗析方式,利用同一种阴离子交换膜和两种不同型号的双极膜对Na2 SO4溶液再生H2 SO4和NaOH过程中酸室H+离子渗漏进行了研究,分析了双极膜及电渗透水通量与双极膜电渗析(BMED)再生酸碱中酸室H+离子渗漏的相互作用.实验结果表明:在相同电流密度条件下,双极膜的膜电阻越小,酸室电渗透水的通量越大,进而酸室质子渗漏的百分数越小.酸室H+渗漏携带的水量仅为酸室渗漏“逃水”水量的一部分.     

双极膜电渗析法1,3-丙二醇发酵液的脱盐处理及主要副产物的回收

在前期研究的基础上,使用双极膜电渗析系统(简称BMED)脱除1,3-丙二醇(PDO)发酵液中的有机盐和无机盐,脱盐率达到99％o以上时,单批次过程能耗为21.9 (W· h)/L发酵液,PDO回收率为96.1％.在此实验基础上进行了七个批次连续脱盐操作.实验结果表明,BMED受连续脱盐操作影响不大,每个批次PDO回收率在92.7％～96.8％之间;七个批次中,每升发酵液脱盐所需的总能耗从21.7W·h增加到了31.6W·h.此外,本实验中得到的碱室液经浓缩后被用于3L和5L的1,3-丙二醇发酵罐的pH调节,酸室液的主要成分丁二酸也被成功结晶回收.     

三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂的实验研究

设计了三室膜电解槽并建立了实验流程,进行了不同电流密度下的初步可行性摸索实验,并选择适宜的电流密度条件,进行了酸室、盐室、碱室初始浓度及循环流速等4个影响因素的条件优化实验.实验结果表明,电流密度在500~1 800 A/m2的范围内,三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂的过程在技术上是完全可行的;电流密度在500 A/m2时,电流效率达到最高值而能耗也达到最低值.通过正交实验判断4个条件参数对电流效率和能耗的影响,得到了最优的实验条件组合;进一步的实验验证表明,在酸室、盐室及碱室的初始浓度分别为2.7、1.0及1.0 mol/L,循环流量为30 L/h条件下,电流效率达到66.74%,能耗达到6.37(kW.h)/kg LiOH,优于正交实验中所有结果.     

均相电渗析膜堆淡化性能测试与分析

为了进行均相电渗析测试分析以及设计选型需要,采用国产均相电渗析TRHE-JACM-5W-12060/100膜堆,通过装配自控式中试实验机,测试不同盐、不同电流及电压、不同流速状态下的单程脱盐率,计算出相应的电流效率及吨水能耗,并得出了膜堆的脱盐基本规律.低浓度淡化均相电渗析膜堆的单程脱盐率随着进水盐含量的降低而升高;随着电流密度的增加而升高;随着膜表面流速的降低而升高;与进水盐种类也有关,基本的脱盐率大小规律为:NaClNa_2SO_4(NH_4)_2SO_4NaCl+Na_2SO_4NaCl+MgSO_4NH_4ClNaHCO_3MgSO_4.以3 000 mg/L的NaCl为原料液,膜表面流速为4 cm/s,平均每对跨膜电压为0.5 V时,电流密度可以达到0.5 A/m~2,单程脱盐率可以达到32%,本体直流能耗为0.23 kW·h/m~3;当平均每对跨膜电压为0.8 V时,单程脱盐率可以达到55%,本体直流能耗为0.7 kW·h/m~3.     

双极膜电渗析由葡萄糖酸钠制备葡萄糖酸的实验研究

采用装配自产双极膜和阳膜的两隔室双极膜电渗析装置,研究了将10%(质量分数)葡萄糖酸钠溶夜转化为葡萄糖酸的实验过程.双极膜电渗析过程可使葡萄糖酸钠溶液电导率降低到3mS/cm,实现超过95%转化率;随着料液中葡萄糖酸钠浓度的逐渐降低,电流密度、电流效率、产酸量均逐渐下降,而产酸能耗逐渐升高.随着膜对电压的升高,电流密度和产酸量均增加,产酸能耗也增加;膜对电压分别为1.3、1.5和1.8V时对应的电流密度为206、278和340A/m~2,对应的产酸量为56、73和98 mol/(m~2·h),对应的产酸直流能耗为48、55和62kW·h/kmol;膜对电压的升高导致了较低的资本支出和较高的运营支出,最佳的膜对电压取决于总支出的最小化;当采用膜对电压为1.5V时第1年的总支出最小,但随后年份中膜对电压1.3V时的总支出最小.     

阻垢剂PASP和DTPMP-Na_7作为正渗透汲取液的比较研究

<正>渗透(FO)是一种能耗低、膜污染轻的新型膜技术,但汲取液和膜材料性能、汲取液再生等问题限制了其应用.阻垢剂作为正渗透过程汲取液,渗透产水可直接用作循环冷却水,无需二次分离,从而大大降低能耗.本研究以NaCl为对照,重点考察了阻垢剂聚天冬氨酸钠(PASP)和二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠(DTPMP-Na_7)作为正渗透汲取液的性能.结果表明,PASP和DTPMP-Na_7均能提供较大的渗透压,质量浓度相同时,渗透压大小顺序为:NaClDTPMP-Na_7PASP.以纯水为原料液,采用三醋酸纤维素(CTA)膜按FO模式进行实验时,3种汲取液在其质量浓度相同时的水通量和反向渗透通量大小顺序均与渗透压顺序相同.当汲取液浓度为0.20 g/mL时,NaCl和DTPMP-Na_7的水通量分别为13.7和9.68 L/(m~2·h),后者达到前者的70.4%;但反向渗透通量分别为3.10和1.75 g/(m~2·h),后者低于前者,且DTPMP-Na_7的盐水比最低,仅为0.181 g/L.渗透压相同时,DTPMP-Na_7、PASP和NaCl的水通量相近,尤其在低渗透压范围内(2 Osmol/kg),但DTPMP-Na_7反向渗透通量和盐水比总体情况最佳,尤其在高渗透压范围内(2 Osmol/kg),甚至优于NaCl.这说明DTPMP-Na_7更加适宜构建汲取液不需再生的正渗透过程,以制备循环冷却水系统补充水.     

操作条件对双极膜电渗析性能和膜污染的影响

采用正交试验设计法研究双极膜电渗析处理味精等电母液时的过程性能和膜污染,连续5批试验,考察了操作电流、流速、温度和酸室初始浓度对电渗析性能(硫酸根的平均再生率、能耗总和)和膜污染(膜湿重及能耗增加量)的影响.通过极差分析和方差分析确定操作电流是极显著影响因素,流速和温度是显著影响因素.其最佳操作条件为电流4.0 A,流速10cm/s,温度35℃,酸室初始浓度0.05 mol/L.     

双极性膜电渗析法连续处理酚钠的基本规律研究

介绍了利用双极性膜电渗析法连续处理酚钠溶液使之转化为苯酚的实验情况,着重研究了在处理该体系时电流电压与料液流量变化之间的关系.实验考查了物料的停留时间,恒定料液浓度下对应不同流量的操作电流电压,及在不同操作条件下的电流效率及能耗.实验结果表明:1)料液在膜堆中的流动可以近似地看成平推流.2)应用该实验方法能够使酚钠溶液的转化率达到90%以上,而且从该实验的结果中可以找到较为合适的截止转化率,可以使能耗降至合理程度.     

双极膜电渗析法脱除脱碳有机胺中热稳定性盐

采用二隔室双极膜电渗析设备对含有甲酸胺热稳定性盐的乙醇胺溶液进行再生,考察了电压、料液流量、酸室硫酸钠质量和温度对甲酸根脱除率、乙醇胺损失率、单位能耗和电流效率的影响,获得了最优实验操作参数为膜对电压1.7 V、料液流量25 L/h、酸室硫酸钠质量0.4 g、温度为常温;在优化实验条件下,甲酸根脱除率可达77.52%、乙醇胺损失率1.68%、单位能耗280.32 kJ/mol、电流效率52.39%.利用双极膜水解离化学反应模型和电压-流率模型对实验机理进行了初步推导,结果表明,其甲酸根脱除率随电压和料液流量增大而增大、随酸室硫酸钠质量增加先增大后减小,温度对甲酸根脱除率的影响则很小,此结果与实验现象吻合良好.     

双极膜电渗析制备琥珀酸

采用三室型双极膜电渗析从琥珀酸钠制备琥珀酸,考察了电流大小对电渗析过程中操作电压、琥珀酸浓度、电流效率和能耗等技术指标的影响.在2.0 A的最佳操作电流下,对1 L浓度为0.5 mol/L的琥珀酸钠进行处理.实验结果表明:产生的琥珀酸质量浓度可达52.55 g/L,平均能耗为3.24 kW·h/kg,电流效率可达88%.     

膜吸收法海水脱硫研究

实验采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件为膜接触器,以清水、海水以及与海水相同pH值的NaOH溶液作吸收液,比较了3种不同的吸收液对SO2与空气混合气体的脱硫效果.研究了气液压力差、吸收液流量、进气流量以及进气浓度等因素对脱硫效率的影响.结果表明,与清水及相同pH值的NaOH溶液相比,海水是一种对二氧化硫缓冲能力大,资源丰富,脱硫效率较高的吸收剂.在气液两相压力差保持在穿透压范围内时,以较低流量的海水吸收液处理较高流量的低浓度(SO2体积分数ψ为2 000×10-6以下)气体时,脱硫效率可达90%以上.因此膜吸收法海水脱硫技术在沿海地区具有广阔的应用前景.     

改性PVA超滤膜的制备与性能研究

选用聚乙烯醇、水、乙酸、硫酸铁等为原料 ,用相转化法制备了亲水性超滤膜 .在一定范围内研究了各种不同浓度的膜液组成对超滤膜性能的影响 ,确定了较佳的铸膜液组成 (质量分数 )为 :8%PVA ,6 %乙酸 ,1 5 %～ 2 %硫酸铁 .用此铸膜液制备的超滤膜 ,在操作压力为0 30～ 0 4 5MPa下 ,处理浓度为 10 0 0mg·L- 1的O/W型乳化液 ,透液速率可达 4 3L/(m2 ·h)以上 ,其除油率可达 92 %以上 .研究还表明 ,PVA超滤膜中添加适量硫酸铁 ,可改善膜的结构和耐水性能 .     

醋酸纤维素正渗透膜的制备及其性能研究

以醋酸纤维素(CA)作为成膜材料,以聚酯筛网作为支撑材料,利用相转化法制备正渗透膜,考察了正渗透膜制备过程中的影响因素,包括铸膜液中聚合物浓度以及制膜过程中环境湿度、凝胶浴温度及热处理温度对正渗透膜性能(水通量和截盐率)的影响规律。并利用SEM表征了膜表面和断面的形貌。结果表明,在原料液为0.1mol/L NaCl,汲取液为4mol/L葡萄糖,原料液面向分离层,室温的测试条件下,当聚合物浓度为10.4%、在60℃下热处理、凝胶浴温度为15℃、环境湿度为90%时所制备的正渗透膜通量为9.7～10.3L/(m2.h),截盐率在93%以上。     

壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜的研究

以壳聚糖和聚乙烯醇共混物溶液为铸膜液,涂敷在聚丙烯腈超滤膜上,以戊二醛为交联剂,制备了荷正电壳聚糖-聚乙烯醇共混物/聚丙烯腈复合纳滤膜.探讨了交联时间、交联温度、交联剂浓度、铸膜液浓度等因素的影响,采用单因素实验确定了最佳制膜条件为:以1.5%(质量分数)的壳聚糖和聚乙烯醇共混液为铸膜液,50℃下干燥2h,在戊二醛与无水乙醇质量比为0.75∶50的体系中交联,在40℃水浴中交联4h,50℃下热处理15min.在温度为25℃,流速为30L/h,操作压力为1.0MPa时,对复合膜的性能进行了测试,分别探讨了操作压力和料液类型等因素与膜性能的关系.其纯水渗透系数为5.80L/(h·m2·MPa).对1000mg/L NaCl、MgCl2、MgSO4和Na2SO4的截留率分别为63.50%、94.30%、81.00%、32.70%,通量分别为3.10、3.65、2.40、2.70L/(h·m2).对不同类型无机盐的截留顺序为MgCl2＞MgSO4＞NaCl＞Na2SO4,呈现阳离子型复合纳滤膜的截留特征.流动电位曲线进一步说明了该复合膜荷正电性,其电压渗系数β为5.68mV/Pa.通过扫描电镜对膜的结构进行了表征,显示了该膜的复合结构.     

双膜三室同槽电解金属锰和微粒电解二氧化锰的控制因素

采用双膜三室电解法同槽电解金属锰和微粒电解二氧化锰,同时中隔室回收硫酸。分别研究了Mn~(2+)浓度、电流密度、电解温度、阴极(NH_4)_2SO_4浓度、阳极H_2SO_4浓度对电沉积效果的影响。结果表明:在阴极Mn~(2+)浓度40 g/L、初始pH=6.9、(NH_4)_2SO_4浓度110 g/L、电流密度400 A/m~2,阳极Mn~(2+)浓度40 g/L、H_2SO_4浓度2.5 mol/L、电流密度800 A/m~2,极间距90 mm,电解温度45℃,电解时间5 h条件下,阴极电流效率可达77.53%,能耗为6 725.28 kW·h/t,阳极电流效率可达84.87%,能耗为3 883.91 kW·h/t,酸回收率达到63.2%。阴极产品金属锰表面光滑平整,晶粒为块状,呈层状堆积,阳极产物微粒电解二氧化锰颗粒细小,粒径分布均匀,有较规则的晶体形貌。     

羧甲基纤维素-壳聚糖双极膜的制备及其在电合成高铁酸盐中的应用

分别采用戊二醛和三价铁离子改性壳聚糖和羧甲基纤维素,制备了CS-CMC聚合物双极膜,并被用于电解法制备水处理剂高铁酸盐.经IR分析表明,该聚合物膜两极分别含有N CHR、—COO—官能团.CS-CMC双极膜的溶胀率较小,能稳定存在于浓酸、浓碱溶液中.在电极上迭加变频不对称脉冲方波可及时去除阳极表面的氧化膜.在14 mol/L的NaOH溶液中,室温下以5 mA/cm2的电流密度、脉冲方波频率2 Hz,电解6 h,电流效率平均为51.27%,高铁酸盐浓度达到37 mmol/L.     

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.     

改性TiO2陶瓷膜用于膜蒸馏脱盐的研究

以渗透通量和脱盐率为实验考核指标,对疏水性TiO₂陶瓷膜进行三因素四水平气隙式膜蒸馏正交实验,考察操作条件（进料温度、NaCl溶液浓度、进料流量）对实验考核指标的影响以及膜片的脱盐效果.由实验结果的极差分析和方差分析得知:渗透通量受进料温度的影响最为显著,且随进料温度、进料流量的提高而显著增加,而NaCl溶液浓度对渗透通量几乎无影响;NaCl的脱盐率受进料温度影响显著,且随进料温度、NaCl溶液浓度的增加而下降,进料流量对脱盐率几乎无影响;进料温度的确定需根据实际条件,同时考虑能耗和通量的基础上折中选择;所制备的陶瓷膜用于质量分数为2%的NaCl溶液脱盐效果较其它浓度NaCl溶液的好,可适当加大进料流量,以增大渗透通量从而增加透过水产量.     

三醋酸纤维素正渗透膜制备过程中影响因素的研究

以三醋酸纤维素为膜材料,以1,4-二氧六环和丙酮为溶剂,乳酸为添加剂.采用相转化法制备三醋酸纤维素正渗透膜.研究了不同支撑材料以及膜制备过程中溶剂挥发时间和添加剂的含量对正渗透膜性能的影响.结果表明,在原料液为0.1 mol/L NaCl,汲取液为4 mol/L葡萄糖,原料液面向分离层,室温的测试条件下,采用180目(80 μm)的筛网为支撑体材料,挥发时间为180 s,乳酸含量为6.6%所制备的三醋酸纤维素正渗透膜的水通量为6～7 L/(m2·h),NaCl截留率在95%以上.     

乳化液膜去除焦化废水中苯酚的初步研究

采用乳化液膜法去除焦化废水中的苯酚,建立了以磷酸三丁酯(TBP)为载体、Span-80为表面活性剂、煤油作膜溶剂及NaOH溶液为内相的乳化液膜体系.首先采用红外光谱分析得出TBP与酚类物质属氢键缔合.其次通过液膜稳定性实验表明,当表面活性剂体积分数为5%、油内比为1∶1、制乳时间为30 min、制乳转速为2 000 r/min时,可以得到较为稳定的乳化液膜.最后根据分离实验结果得出,当表面活性剂体积分数为5%、NaOH溶液浓度为0.5 mol/L、载体体积分数为0.2%、乳水比为1/3时,苯酚的迁移率可达到95%以上.