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.     

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%.     

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.     

膜蒸馏法处理催化剂废水的试验研究

利用自制的能量回收式气隙膜蒸馏组件处理催化剂废水,针对废水水质特点采用"加碱除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸"的预处理工艺,预处理后废水中Ca2+、Mg2+浓度均小于5.0mg/L;利用正交试验方法对操作条件进行优化设计,结果表明流量Q为50L/h,进料温度T1为25℃,T3为90℃时,此时膜通量最大为4.85kg/(m2·h);流量为20L/h,进料温度T1为55℃,T3为90℃时,造水比最大为6.35;对废水经过20h的试验,废水回收率为87%,而膜通量下降缓慢,产水TDS最大为18.4mg/L,截留率大于99.9%.     

新型板框气隙式膜蒸馏组件流场的CFD数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件,构造三维计算模型,对新型的热量回收板框气隙式膜蒸馏组件内部热质传递过程进行研究.分别考察了不同进料温度、流速和操作真空度条件下模型内部流体温度分布情况.模拟结果表明:提高进料侧料液流速或者减小渗透侧真空度,在同一位置的膜表面温度均增加;渗透侧换热中空纤维从下至上壁面温度呈现递增的趋势,各层中空纤维外表面温度均存在差异,距离膜侧位置越近,中空纤维表面温度越高.研究发现,在不同条件下渗透侧底部区域的蒸汽温度大于热料液主体温度,不利于膜蒸馏过程和热量回收利用;当增加料液温度或者下游侧真空度时,有效膜蒸馏面积增大.结果揭示了新型组件内部直观的参数分布规律,为内部结构进一步优化奠定了基础.     

料液强化流动对气扫式膜蒸馏影响的实验研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,对比研究稳定流气扫式膜蒸馏(SSGMD)、脉冲流气扫式膜蒸馏(PSGMD)、鼓气流气扫式膜蒸馏(GSGMD)、鼓气流和脉冲流结合式(PG SGMD)4种膜蒸馏模式,以膜的渗透性能、膜污染状况、热效率为指标,判断4种模式的优越性.研究了SSGMD膜蒸馏过程中进料温度(T_(f-in))和进料流量(Q_f)对膜通量(J)的影响,选择了最佳的条件,对比4种膜蒸馏方法在膜蒸馏过程中膜的渗透性能、膜表面污染情况、热效率.结果表明,采用SSGMD工艺,J随Q_f、T_(f-in)的增大而增大;在4种膜蒸馏过程中,GSGMD过程中膜通量相对最大、热效率最高(49.21%)、膜的污染最小.     

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.     

多效膜蒸馏技术用于深度浓缩多种无机盐水溶液

利用中空纤维气隙式多效膜蒸馏组件浓缩处理硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐和碳酸盐等16种无机盐水溶液,研究料液浓度在0.5%~40%之间变化时对膜通量和造水比的影响.实验结果表明,料液浓度升高,膜通量和造水比总体呈下降趋势.造成膜通量和造水比下降的因素包括料液蒸汽压、黏度、扩散系数、比热容和热导率随浓度的变化,但蒸汽压下降是主要因素.钾盐、铵盐、硫酸盐、硝酸盐的浓度升高对膜通量和造水比影响较小,而盐酸盐、镁盐的浓度升高对膜通量和造水比影响较大.对于所有测验的浓度为18%的料液,膜通量值均可达2.30L/(m2·h)以上,造水比在6.5以上,至少相当于9效蒸发器的能效果.整个实验期间膜组件性能良好,所有研究的无机盐的截留率均在99.9%以上.     

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。     

膜蒸馏传质强化研究

以纯水和ＮａＣｌ水溶液为实验物系,采用聚丙烯中空纤维微孔膜分别进行了渗透膜蒸馏、纯水介质膜蒸馏和盐水强化膜蒸馏实验研究,考察了盐水浓度和操作温度对膜蒸馏传质通量和热效率的影响,并对３种形式膜蒸馏的实验数据进行了对比．结果表明,盐水强化措施可以有效地提高膜蒸馏传质通量,并使过程的热效率显著提高．     

面向应用的膜蒸馏过程再探讨

讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性和应用中面临的问题.膜蒸馏过程实质属于传热控制过程,研究膜蒸馏过程的重点在于研究膜蒸馏过程中热量的传递与回收.吸收膜蒸馏传质过程无相变热损失,疏水膜兼具有传质与导热双重作用.采用曝气膜蒸馏工艺对反渗透浓水进行了连续高倍率浓缩,膜组件没有发生亲水化和膜污染问题,说明曝气膜蒸馏工艺在高盐度、易结垢的废水深度浓缩方面具有较好的应用潜力.水膜阻力本质是气体穿过多孔膜表面的气/液两相界面所需克服的界面张力,除了与膜材料本体特性、膜表面结构等因数有关外,还与气体传输方向有关.与传统中空纤维膜相比,设计的异形中空纤维多孔膜,断裂强力有很大的提高.将热泵技术与减压膜蒸馏过程耦合,热泵制热系数COP与蒸发器流速、冷凝器流速和膜蒸馏通量之间存在显著相关性.     

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.     

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.     

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.     

膜蒸馏海水淡化研究

研制了聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,并用减压膜蒸馏技术进行了海水淡化实验室试验及中间试验．海水温度在５５℃,经一次过程,脱盐率大于９９．７%,膜通量大于５ｋｇ/(ｍ２·ｈ)．试验数据表明,微孔膜的孔径与孔隙率,以及膜组件和膜装置的结构设计对膜蒸馏过程有重大影响．同时,研究了海水温度、真空度、流量等因素对膜蒸馏过程的作用．     

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%。     

膜蒸馏用中空纤维膜制备技术的研究进展

作为一种热驱动的膜分离技术,膜蒸馏以其较低的操作要求及极高的截留率而成为极具开发潜力的膜分离技术之一。然而,较低的渗透通量和抗润湿性限制了膜蒸馏技术的广泛发展和应用。除了优化设计膜蒸馏工艺,疏水性多孔分离膜的研究成为关键解决途径。具有高比表面积的疏水性中空纤维膜以其自支撑结构及其组件的设计灵活性而成为膜蒸馏技术中应用较广的一种分离膜。文中从中空纤维膜材料的选择和开发、常规和新型纺丝方法及后处理等方面对近些年膜蒸馏用中空纤维膜制备技术进行综述,并对其制备方法中亟待深入研究的内容和应用前景进行了展望。     

超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比.     

中空纤维膜膜蒸馏过程研究进展

膜蒸馏技术以其极高的截留率和温和的操作条件等优势成为膜分离技术中一个重要的分支,并成功应用于海水苦咸水淡化、工业废水处理及食品加工等领域。中空纤维膜以其高的装填密度和自支撑结构极大地降低了传质阻力,从而实现膜蒸馏过程中的高通量和高选择性。近年来,随着膜蒸馏用中空纤维膜制备技术的日益扩充和成熟,限制其工业化发展的膜蒸馏过程因素如中空纤维膜组件的设计和优化、使用过程中出现的膜表面结垢及膜污染等也逐渐得到重视。文中从中空纤维膜组件优化、膜污染、组合工艺及应用等方面综述了中空纤维膜膜蒸馏过程的研究进展,并对其膜蒸馏过程中亟待深入研究的内容和其应用前景进行了展望。     

PVDF中空纤维膜组件特性参数对淡化浓盐水VMD性能的影响

研究聚偏氟乙烯中空纤维膜组件性能参数(高径比、装填封率)对淡化浓盐水真空膜蒸馏(VMD)性能的影响,获得适用于淡化浓盐水VMD过程膜组件制备的优化参数.小试实验研究了膜组件高径比为分别为25∶2、15∶1、35∶2、20∶1、45∶2及装填封率分别为1%、5%、10%条件下的淡化浓盐水真空膜蒸馏性能.在真空膜蒸馏中试试验中,研究膜组件高径比分别为10∶3、70∶9、10∶1,装填封率分别为7.11%、9.48%、14.22%条件下的膜蒸馏性能.结果表明,在同等条件下高径比或装填封率越小时,膜蒸馏的渗透通量越大.淡化浓盐水VMD过程产品水脱盐率均在99.9%以上.