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.     

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.     

气体通过高分子复合膜的机理及其应用

本文对气体通过高分子复合膜的机理进行了研究,考虑到支撑层阻力、涂层与致密层的结合程度,提出了扩展的Henis模拟电路。从理论上和实践中,证明了由于支撑层阻力的存在,使气体由中空纤维高分子复合膜丝外向丝内渗透比由丝内向丝外渗透的渗透系数小;指出了涂层嵌入致密层深度比涂层厚度对膜的分离系数影响大;第一次定量给出了少量断丝对大型中空纤维高分子膜分离器分离系数的严重影响;提出用O_2、N_2评价大型N_2/H_2高分子膜分离器的新的计算方法,并在实验中得到验证。     

纳滤膜系统的结构设计分析

对水处理纳滤膜过程中膜系统结构设计进行讨论,揭示了纳滤膜系统沿程通量失衡对系统运行造成的危害性;强调了纳滤系统高浓淡水比指标运行的可行性;明确了膜系统流程长度与通量失衡、浓差极化度、系统脱盐率、产水能耗及投资成本等经济与技术指标的关系;从而证明了低透水压力及低脱盐率纳滤膜系统的设计结构应有别于反渗透膜系统,应采用较短流程长度的系统结构.     

溶胀对中空纤维膜萃取器传质性能的影响

由于溶剂对中空纤维膜的溶胀，使得溶胀对传质性能产生一定的影响。以３％ＴＢＰ（煤油）－苯酚－水为实验体系，在聚砜中空纤维膜器中系统地研究了溶胀性对总传质系数、中空纤维膜厚度、内径以及壳程流动状况的影响。结果表明，中空纤维膜在溶剂作用下发生溶胀后其膜厚度和内径并未发生明显的变化，而中容纤维膜的长度会因此增大。由于溶胀的影响，造成中空纤维膜器壳程溶剂的流动偏离柱塞流模型，从而使计算值与实测值有一定偏差。     

改性聚丙烯中空纤维的纺制工艺与结构性能

经熔融共混纺丝，制得内径约２００μｍ，外径约３００μｍ的ＰＰ－ＣＡＢ中空纤维膜。并采用扫描电镜、Ｘ射线衍射、压汞法、透水法等对改性中空纤维膜成型工艺条件与结构性能进行了研究。     

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.     

对中空纤维膜接触器空间结构的分析与探讨

介绍了中空纤维膜接触器在气体分离、净化以及精馏结构填料替代等方面研究的最新进展,并结合笔者所进行的实验工作,从膜接触器中体系的流动方式、壳程挡板、纤维膜组器的填充密度等方面详细探讨了中空纤维膜接触器的空间结构对于过程传质和分离效果的影响.分析结果表明,在气液接触分离过程中,为有效提高膜接触分离过程的传质系数,大多数研究采用了平流中的逆流方式;壳程挡板的增设可以促进过程的分离效果,但其作用并非始终随挡板数量的增加而增强;膜组器填充密度对壳程传质的影响明显,且大多数实验结果表明,过程分离的总传质系数随填充密度的增加而减小.     

多孔膜反应器中长链烷烃脱氢

制备了具有相同氢／长链烷烃分离系数和不同氢气渗透率及具有相同氢气渗透率和不同氢／长链烷烃分离系数两上系列的多孔膜管,考察了反应温度、氢／烃比、吹扫气流速、膜的分离系数和渗透地长链烷烃（Ｃ１１－Ｃ１３）脱氩反应的影响,结果表明,不同温度和氢烃比条件下,膜反应器中转化率均高于固定术中转化率,实验内增大只扫气流速会提高转化率,其变化规律与丙烷脱氢类似;化率随膜分离系数和渗透率的增加而增大,但增大到一定程     

气体渗透法测量聚偏氟乙烯微孔膜孔径影响因素的研究

孔性能参数是分离膜产品重要的技术指标,决定了分离膜的通量、截留率等渗透性能.气体渗透法(气液置换法)是测量有机微孔膜孔性能参数的主要方法之一.选用不同孔径大小的聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜和中空纤维膜为对象,研究了组件型式、运行方式、清洗过程、浸润时间等前处理过程对孔径测试结果的影响.结果表明,组件型式对中空纤维膜孔径测试结果的影响较小;内压膜和外压膜应选用不同的运行方式测量;湿膜和受污染的干膜在测试前需做清洗处理;膜样品必须充分浸润才能获得理想的测试结果.     

熔纺聚氨酯系中空纤维膜的压力响应性

经熔体纺丝制得聚氨酯系中空纤维膜,对纤维膜的微孔结构及其压力响应性能进行了研究,并分析了影响纤维膜压力记忆效应的因素。结果表明,所得纤维膜具有界面及非界面微孔结构;随着水通量工作压力的变化,膜孔结构发生相应变化,表现出压力响应性能;经多次测量后,纤维膜压力记忆效应稳定。     

超滤过程中操作条件的优化

超滤过程中操作条件的优化对于发挥超滤的优势是至关重要的，本文以经过预处理后的红霉素板框滤液为处理对象，利用外压式中空纤维膜对其进行超滤，对操作压力、膜面速度、浓缩比，温度等操作条件进行了优化。这些优化方法具有普适性，对其它体系超滤操作具有指导作用。     

PVDF中空纤维膜修复技术探究

为解决运行过程中功能层破损引起的膜材料提前报废问题,采用自制的针对功能层损伤的微滤膜修复液,以微球吸附法对膜丝进行修复.考察了抽吸时间、抽吸压力以及后处理温度、后处理时间对膜丝性能的影响,确定了最佳工艺条件.修复后膜丝表面光滑平整,运行更加平稳.与修复前相比,运行压力降低了79.4%,对M_n=600 000的PEG截留率提高了19.2%,水接触角降低了28.4%.     

聚氨酯系中空纤维膜压力响应行为研究

研究了熔融纺丝法聚氨酯(PU)系中空纤维膜的压力响应性.结合σ-λ曲线,采用二参数Mooney-Rivlin模型对后拉伸8倍中空纤维膜的压力响应性进行了有限元模拟.结果表明,所得模型在透膜压力低于0.1MPa时与实测数据吻合较好,而高于0.1MPa时与实测数据出现较大差异.分析结果表明,当透膜压力高于0.1MPa时,中空纤维膜在压力响应过程中在微孔孔径发生改变的同时孔数量也发生了变化.     

微孔中空纤维膜透气系数及微孔孔径的测定

本文用自制简易透气仪测定中空纤维膜的透气系数和微孔孔径,并与压汞法孔径相比较,结果表明,本法数据基本可靠,重现性良好,可定量地表征中空纤堆膜的结构性质,便利、及时,对中空纤维膜的研究有一定指导意义。     

纺丝工艺与PAN/CA中空纤维超滤膜性能的关系

研究了干－湿法纺丝工艺参数对聚丙烯腈／二醋酸纤维素（ＰＡＮ／ＣＡ）中空纤维超滤膜性能的影响。结果表明，随着填充液压力的升高，挤出速率的增大，以及干纺程的增加，中空纤维膜的孔隙率、平均孔直径和水通量增加，截留率下降。内、外凝固液浓度对膜性能有不同的影响。在总拉伸倍数一定的情况下，改变第一二级拉伸，可有效调节中空纤维的性能。     

一种筋线增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜纺丝条件对膜结构与性能的影响研究

为了提高传统非溶剂致相分离(NIPS)法制备中空纤维膜的拉伸断裂强力,设计出一种新的增强型聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维外压膜结构,该结构中增强体PVDF筋线处于三孔道中间并且与分离层的粘接性良好.通过对筋线增强膜的纯水通量、抗压扁能力、最大孔径、破裂压力等性能进行测试,得到了筋线增强膜的最佳外形轮廓和最优纺丝工艺参数.结果表明,当入水距离为11 cm,制备的筋线增强膜为品字外形,膜壁厚度均一,膜的纯水通量由圆形的194 L/(m~2·h)增加到245 L/(m~2·h);膜抗压扁能力变化不大;膜最大孔径由0.204μm下降到0.156μm;膜的破裂压力由圆形的0.325 MPa增加到0.365 MPa.与相同规格的单孔膜相比,筋线增强膜的纯水通量变化不大,但膜拉伸断裂强力提高了12倍左右,达到23.64 N.     

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.     

膜萃取去除水中氯仿的研究

采用煤油－氯仿－水为实验体系,在两种不同型号的的聚丙烯中空纤维膜器中进行了连续逆流膜萃取过程的研究．计算了基于水相的总传质系数Ｋｗ,分析了实测值与计算值之间的偏差．实验结果表明,传质由水相边界层控制,壳程的非理想流动是造成偏差的主要原因．通过计算传质单元高度ｈＨＴＵ及测定萃取前后氯仿水溶液的ＣＯＤ值,证明了中空纤维膜萃取去除水中氯仿的高效性     

双层同步纺丝法制备PVDF中空纤维微滤膜时温度对膜结构和性能的影响

采用复合热致相分离(c-TIPS)法首次利用三孔喷丝头进行双层同步纺丝,以PEG-200同时作为芯液和外涂层液,制备了内、外表面均开放多孔的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜,并将其应用于直接接触式膜蒸馏(DCMD)中.结果表明,双层同步纺丝法在提高膜机械强度的同时,还能保证较高的膜通量和运行稳定性.主要讨论了芯液和外涂层液温度对膜结构及性能的影响.高温的芯液和外涂层液有利于PVDF结晶,并形成大的球晶,但膜孔径较大,膜容易润湿.适当降低芯液和外涂层液温度,能有效降低膜孔径,当芯液和外涂层液温度分别为60和40℃时,膜通量达33 kg/(m~2·h),且具有较好的运行稳定性,制备的中空纤维膜拉伸强度和膜的断裂伸长率分别达到6.85 MPa和120.2%,可用于膜蒸馏.