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.     

浸没式中空纤维膜过滤点通量分布数学模拟

本文根据质量和动量守恒原理,考虑纤维膜径向跨膜流动对流动阻力影响,构建出基于完全质量和动力守恒的中空纤维膜过滤点通量分布流体力学数学模型,并应用该模型研究了操作通量和纤维膜外形结构(内外径、长度、固有阻力)对局部过滤行为影响规律.结果发现,中空纤维膜在一定操作条件下存在一个有效工作长度或区域.并且,点通量分布不均匀程度随着纤维膜长度、操作通量和膜固有阻力的增加而增加,但随纤维膜内径减小而增加.     

长度及出水方式对中空纤维膜过滤性能的影响

为了更好的对中空纤维膜组件进行优化设计,通过对4组试验的对比,就中空膜纤维的长度和膜组件出水方式对过滤性能的影响进行考察.结果表明:无论是静态过滤还是曝气条件,在试验周期内,单端出水组件的膜比通量要比双端出水组件的变化趋势更为平缓.相同条件下,双端出水组件的平均通量要高于单端出水组件.静态过滤条件下,双端比单端的稳定运行通量有较大提高;在曝气条件下,由于气泡诱发的纤维抖动和水力错流作用,曝气对通量的影响要大于出水方式对通量的影响.在本研究的条件下,固定曝气强度为7.99 m3/(m2·h),100～120 cm为单端出水的膜纤维最佳长度设计值,在此范围内膜比通量与短纤维相比不会有明显的降低.当组件的出水方式改为双端时,膜纤维的最佳设计长度可延长至120～140 cm.     

用缠绕式膜组件强化传递过程的研究

用中空纤维膜实验研究了缠绕式膜组件对膜分离传递过程的促进作用,并从理论上分析了缠绕式膜组件对膜两侧对流传递过程的影响,膜蒸馏实验结果表明,相对于普通的中空纤维膜组件,这种膜组件可提高渗透通量50％以上。     

能量回收式膜蒸馏组件的设计和性能

针对膜蒸馏过程热效率低、耗能高的问题,设计了新型能量回收式膜蒸馏组件,其特点是膜蒸馏组件由中空纤维膜、换热管和隔网组成,通过换热管回收膜蒸馏过程的能量,通过隔网将中空纤维膜和换热管隔开,减少了膜蒸馏过程中热传导传递的热量,采用新型能量回收式膜蒸馏组件对质量分数3.0%的氯化钠溶液进行浓缩实验,考察膜管比例、组件长度以及空气隙宽度对膜蒸馏过程膜通量、造水比和热效率影响.实验结果表明,在原料液进料温度T1为40.0℃,T3为90.0℃,流量为10.0L/h,气隙间隙为0.5mm,换热管根数Nd/中空纤维膜根数Nm为2∶1时,膜通量为3.1kg/(m2·h),造水比为4.3,热效率为85%.     

装填分率对溶菌酶溶液膜结晶过程的影响

采用三种不同装填分率的聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜组件,分别对溶菌酶溶液膜结晶过程进行实验研究,考察了不同装填分率下结晶溶液及洗脱液流速对溶剂跨膜通量和溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,由于膜组件中纤维分布不均,导致低装填分率(12.4%)下结晶溶液流速在合适范围内的升高并不能有效提高跨膜通量,而对高装填分率(24.7%)下...     

中空纤维膜的膜污染过程及数学模型研究进展

中空纤维膜在膜法污水处理领域应用广泛,然而膜污染是制约其过滤运行稳定性的重要因素.结合中空纤维膜几何特征和局部过滤通量沿膜丝分布不均匀的特性,综述了适用于中空纤维膜不同污染阶段的数学模型,包括初期吸附污染模型、凝胶层发展模型、泥饼层压缩模型等.进一步探讨了不同操作条件(包括临界通量、水力条件和曝气条件)对膜丝局部污染分布的影响及其数学模型,为中空纤维膜污染的定量认识和防控提供理论支持.最后总结了现有模型的特点与建模思路,并对该领域模型研究的发展方向进行了展望.     

PVDF中空纤维疏水膜的鼓气吸收法海水提溴性能研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行鼓气膜吸收(ABMA)海水提溴实验.考察了吸收液浓度、温度和鼓气强度等操作条件对PVDF膜的提溴性能的影响;研究了中空纤维膜壁厚,组件形式、长度、装填密度等对ABMA提溴性能的影响.结果表明:PVDF疏水膜的壁厚增加,ABMA过程的脱溴率、溴吸收率和膜的有效溴通量明显降低;直型组件更适合ABMA提溴过程,且组件长度、装填密度增加,膜的有效溴通量降低而溴的吸收量明显提高.用内径0.80mm,壁厚0.15mm的PVDF膜,制成长90mm、装填密度14.4%的直型膜吸收组件,在鼓气强度500mol/(m2·h),吸收液浓度10mmol/L,22℃下,ABMA过程的脱溴率约89.5%,溴吸收率约68.6%,膜的有效溴通量约0.41kg/(m2·h).     

亚临界通量操作对黄连解毒汤超滤过程的影响

将临界通量概念引入中药水提液复杂体系,以中药复方黄连解毒汤水提液为实验对象,通过测定中空纤维膜超滤过程的临界通量,考察了亚临界通量操作下的膜系统运行状态.结果表明,在错流流速0.15 m/s,压力0.04 MPa的亚临界通量操作下,膜稳定通量与初始通量相比降低了5.5%;而在0.07 MPa和0.10 MPa的超临界通量操作下,其值分别为32.1%、42.2%.稳定状态下膜相对污染阻力在0.04、0.07和0.10 MPa条件下分别为3.0、7.5和15.8.亚临界通量操作对于优化操作条件,有效降低膜污染,节约生产成本,指导中药水提液膜过滤精制的实际生产应用有着重要的意义.     

浸没式中空膜纤维尺寸的优化模拟

外形尺寸优化是对浸没式中空膜纤维污染控制的重要方面.中空膜纤维轴向上"点通量"分布的不均匀是促进膜污染发展的诱因.以轴向通量分布系数Df为目标函数,通过建立单根浸没式中空纤维的过滤模型,对双端出水的中空膜纤维的外形尺寸进行了优化,数值模拟结果表明:膜纤维内径和长度对轴向通量分布影响最大.针对外径为1.1mm的某定型中空膜纤维,当Df控制在1%～3%,纤维内径为0.6～0.8mm时,相应的最佳膜纤维长度范围为0.66～2.06m.     

浸入式中空纤维膜元件的优化设计

在浸入式中空纤维膜元件纯净水测试实验基础上,研究了膜通量的分布情况,提出了膜元件的优化参数——单位产水膜成本,讨论了膜丝尺寸、出水方式、成本构成、应用场合等对膜元件的优化设计的影响,建立了一种中空纤维膜元件优化设计的方法.     

PVDF螺旋卷式膜组件制备及真空膜蒸馏性能研究

真空膜蒸馏工艺作为一种具有良好应用前景的膜蒸馏操作方式得到了广泛的研究.当前常用于真空膜蒸馏研究的膜组件包括平板式、管式和中空纤维式.尝试制备了一种用于真空膜蒸馏的螺旋卷式膜组件,通过试验对自制组件的性能进行了研究,证实了卷式膜组件真空膜蒸馏操作的可行性.在真空度为-0.092 MPa,温度为67.7℃的操作条件下,得到了10.43 kg/(m2·h)的通量.通过试验比较了所制备卷式膜的通量与膜材料本底通量的差别,并对所存在的问题进行了分析.     

溶菌酶动态膜结晶传质过程研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜对溶菌酶动态膜结晶进行了实验研究,重点考察动态结晶过程中的结晶溶液流速和洗脱液流速对溶剂跨膜通量及总传质系数的影响.结果表明,跨膜通量和总传质系数均随实验的进行而减小;总传质系数不仅与操作条件有关,还与结晶溶液中蛋白质的浓度有联系.     

脱除CO2的膜吸收过程研究

研究了用中空纤维膜组件脱除CO2的吸收过程,制备了一系列不同装填率的中空纤维膜组件．用这些膜组件进行实验,以不同浓度的单乙醇胺（MEA）溶液为吸收剂,研究了气液两相的流量和浓度、组件的装填率、吸收剂的循环使用等因素对CO2膜吸收过程的影响．实验结果表明：气、液相流量的增大和液相MEA浓度的增加都可使CO2的传质通量增大;气相CO2浓度的增加会使总传质系数减小;在组件进口气液流量和浓度相同的条件下,组件装填率（0．5％～21％）的变大有利于CO2的脱除;随着吸收液循环次数的增加,CO2的传质通量和其脱除率都会降低．     

聚酯内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

用等离子体处理聚酯编织管制备内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜.考察了等离子体处理时间和功率、聚偏氟乙烯树脂的分子量、添加剂的浓度对膜性能的影响.实验发现:等离子体的处理功率和时间、聚偏氟乙烯树脂的分子量及添加剂的浓度等均影响聚酯内支撑管与聚偏氟乙烯膜材料之间的附着力.等离子体的处理功率和时间对内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的水通量影响较小;聚偏氟乙烯树脂的分子量及添加剂的浓度对膜水通量影响较大.     

用于电镀废水处理的PVDF中空纤维更新液膜性能的评价

采用实验室自制疏水微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,以2-乙基己基磷酸(D2EHPA)为载体、磺化煤油为溶剂配制成萃取剂、以硫酸为反萃剂,研究了中空纤维更新液膜萃取过程对镍离子的去除效果。考察了油水相比、不同操作模式、液相温度等系统运行条件及中空纤维和膜组件结构参数对镍离子去除率的影响。3h实验结果表明,油水相比为1∶50,废水与萃取剂混合液流经组件管程的操作模式下镍离子去除率达32.1%;增大纤维内径、减小纤维壁厚利于加速传质;优化的组件装填密度为26.9%,去除率达46.2%,增加组件长度也有助于镍离子的去除。     

缠绕式中空纤维膜组件强化膜两侧传质过程

对缠绕式中空纤维膜组件强化管程及壳程的传质过程进行了实验研究,比较了缠绕式与平直式中空纤维膜组件的传质性能,并考察缠绕角对缠绕式膜组件传质系数的影响.结果表明:相同雷诺数Re时,缠绕式膜组件的传质系数,无论管程或壳程,均为平直式膜组件的2倍以上;缠绕角对缠绕式膜组件的传质性能有重要影响,缠绕角小于45°膜组件的传质效果优于缠绕角大于45°的膜组件.     

气隙长度与芯液浓度对纤维素中空纤维膜结构与性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂来纺制纤维素中空纤维膜,考察了气隙长度与芯液浓度对中空纤维膜结构与性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)对膜内、外表面形态及支撑层结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能以及最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能.结果表明:随着气隙长度与芯液浓度的增加,中空纤维膜外表面与支撑层孔洞结构变小,内表面结构变得更加规整,膜孔隙率与水通量下降,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能则逐渐变大;与芯液浓度相比,气隙长度对中空纤维膜性能的影响较为显著.     

真空度对膜法溶解氧解吸过程传质性能的影响

采用中空纤维膜组件对水中溶解氧脱除进行了实验研究,测定了不同操作条件下溶解氧浓度随时间的变化关系,重点考察了真空度对中空纤维膜组件传质系数的影响,并获得了传质准数关联式.研究结果表明,系统真空度对水中溶解氧的传递过程有重要影响,且真空度越高,溶解氧脱除效果越明显,传质系数越大,并进一步影响传质准数关联式.     

膜吸收法处理工业废水过程中PVDF膜及组件优化

以含氨废水为代表,采用实验室自制疏水性微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,通过实验考察了膜吸收工艺用于工业废水处理过程中膜丝及膜组件结构参数对传质效率和污染物去除率的影响。结果表明,膜吸收法去除废水中挥发性污染物效果良好,可以通过减小膜丝壁厚、增大膜丝内径来促进传质;另外,合理设计膜组件的长度和装填密度,可以近乎完全去除废水中的氨(去除率99%),实现废水的达标排放。