双极膜电渗析处理生物质水解液的过程性能研究

在由双极膜和阴离子交换膜组成的两室双极膜电渗析装置中,研究了生物质水解液糖、酸分离和酸回收的过程性能。考察了不同膜对、进料浓度、电流密度、处理室循环流量及操作温度等因素对于处理水解液过程中的电流效率和平均功耗的影响。结果表明,由BP-1双极膜与A501SB阴离子交换膜组成的膜对的性能最佳;过程的电流效率随进料液酸浓度的增大而下降,过高酸浓度的水解液进料对电渗析分离过程不利;较高操作电流密度条件下电流效率高,利于降低功耗,本装置的处理室适宜循环流量为30.0 mL/m in;操作温度的升高,对提高电流效率作用不明显,但利于降低平均功耗,本实验装置的合适操作温度为35℃。     

应用双极膜电渗析去再生脱硫废液工艺的研究

应用1张双极膜和2张阳离子交换膜构成的二室电渗析器实现了脱硫废液NaHS03溶液的再生.在试验浓度范围(≤0.3 mol·L-1)获得了满意的转化率(＞85%).试验研究电流密度、NaHS03浓度、极水浓度和酸碱性、隔室流量对再生时间的影响.获得了该实验装置的适宜操作条件,并研讨了再生过程的电流效率.     

电渗析处理焦化废水反渗透浓水的工程应用研究

结合某焦化废水深度处理与回用工程项目,考察了电渗析处理焦化废水反渗透浓水的状况和不同工艺参数对膜性能的影响,明确电渗析处理焦化废水反渗透浓水的脱盐率和能耗。结果表明,焦化废水反渗透浓水污染物对电渗析膜污染较重,可用1%稀盐酸洗涤恢复膜性能。2台电渗析膜堆串联组合处理焦化废水反渗透浓水,脱盐率和吨盐能耗随操作电压的增大而增大。固定操作电压为250 V,淡化液流量为9 m3/h,在此条件下膜堆脱盐率为51%,吨盐能耗为625 k W·h。     

浓水流量对电渗析脱盐过程性能参数的影响

采用电渗析装置,对苦咸水脱盐过程进行了研究。考察了浓水流量、操作电压对膜堆电流、电阻、脱盐率、系统能耗的影响。结果表明,提高浓水流量与加大操作电压均使电渗析的传质通量（脱盐率）和操作电流提高,系统能耗增大。膜堆电阻变化较为复杂,操作电压＜20 V时,膜堆电阻降低;操作电压为20~30 V时,膜堆电阻基本保持不变;操作电压＞30 V时,膜堆电阻增大。     

印染废水电渗析脱盐中试及影响因素

以某印染厂高密度澄清池出水为处理对象,通过中试试验确定了电渗析法的极限电流密度,研究了电压、进水流量对电渗析处理工艺出水水质的影响。结果表明中试条件下电渗析器的极限电流为25 A、极限电流密度为11.57 m A/cm2、最佳电压为80 V、单位容积电渗析器进水流量为5.2 L/h。在最佳工艺运行条件下电渗析淡水电导率低至1 500μs/cm,脱盐率、脱硬率和脱氯率分别达到78.07%、85.88%和88.50%。脱盐速率随着电压增大逐渐增大,当电压为85 V时脱盐速率出现最大值(56.35 mg/L·s);脱盐速率随着流量的增大逐渐减小,当流量为1 100 L/h时脱盐速率出现最小值(54.40 mg/L·s)。电渗析脱盐成本低,具有广阔的应用前景。     

双极膜技术在硝酸钠废水处理中的应用研究

采用具有三隔室重复单元的双极膜电渗析从硝酸钠废水中制备NaOH和HNO₃,考察操作电压、循环流量、盐室初始盐含量、盐室残余含盐量对运行过程的影响。结果表明,提高盐室初始盐含量、循环流量、操作电压,可提高最终酸碱浓度,提高最终盐室盐含量,可提高电流效率降低能耗。双极膜最佳运行条件：盐室、酸室和碱室初始分别为100 g/L硝酸钠废水、0.02 mol/L HNO₃和0.02 mol/L的NaOH,电极液为3%的Na₂SO₄,循环流量120 L/h,操作电压18 V,盐室盐含量30 g/L为实验终点,反应90 min,得到1.45 mol/L的Na OH,电流效率为65.8%,Na NO₃转化率达70%,能耗为1 704.35 k Wh/t-Na OH。     

1,3-丙二醇发酵液电渗析脱盐的中试研究

在1,3-丙二醇发酵液电渗析脱盐小试研究的基础上进行了中试研究,着重考察了浓淡室流速、浓室初始浓度和膜对电压对电渗析操作过程的影响,通过综合比较脱盐时间、电流效率、能耗等一系列指标,确定了中试条件下脱盐工艺的最佳操作条件。     

电渗析法处理丙烯腈废水的研究

为了去除丙烯腈废水中的硫酸铵,采用电渗析法对丙烯腈废水进行脱盐处理。脱盐率随流量的升高而降低,随电压的升高而升高,但达到一定值后,脱盐率基本不随电压的变化而变化。流量升高,能耗降低;电压越高,能耗越高。在电压为10V、流量为50L/h的条件下,具有较好的电渗析效果,能耗在16.81kJ/g左右,温度提高有利于电渗析过程的进行。实验结果表明,该法切实可行。     

双极膜电渗析处理精制浓海水制备酸碱

采用自行研制的三隔室型双极膜电渗析(BMED)膜堆,以模拟精制浓海水为原料制备酸碱,考察了操作条件对膜堆性能的影响和运行过程中酸碱室的盐组分泄漏问题。结果表明,在电流密度为30 m A/cm~2,精制浓海水盐的质量浓度为147 g/L,碱(酸)与盐初始溶液体积比为1:1的条件下,实验范围内产品碱的收率可达56.4%;膜堆产率和碱收率随电流密度的提高而提高,但电流效率随之下降;较大的碱(酸)与盐初始溶液体积比有利于盐离子的迁移,电流效率相应上升,过程能耗减小;膜堆电阻随浓海水盐含量的升高而减小,过程能耗降低,但产品碱的收率有所下降。实验过程在酸室中检测到有Na~+、K~+,而碱室中检测到Cl~-,表明所用双极膜和阴阳离子交换膜存在一定程度的离子泄漏,且随过程运行逐步加剧。     

双极膜电渗析技术处理磷石膏的工艺研究

磷石膏是湿法磷酸生产的固体废弃物,其有效利用对资源与环境产生重要影响。通过双极膜电渗析技术处理磷石膏,尝试将磷石膏制备成硫酸和氢氧化钙。通过单因素实验和正交实验,讨论了电压对平均电流密度、硫酸浓度、电流效率和能耗的影响。结果表明:电流效率和能耗成反比,随着电压的增大平均电流密度呈线性增加;在物料质量浓度为7 g/L、电渗析时间150 min、操作电压15 V时电流效率为75.74%,平均能耗为0.2 k W·h/mol,制备出的H_2SO_4浓度为0.045 7 mol/L,转化率为77%;Ca(OH)_2粒径呈正态分布,主要分布在30~60μm。     

电容法脱盐工艺条件优化与脱盐性能比较

以石墨带为电极材料,研究了工作电压、进料流量和隔网厚度等工艺条件对电容法脱盐（CDI）性能的影响。结果表明：工作电压由0.8 V增加至2.0 V时,脱盐率和质量比吸附量先增加然后趋于稳定;进料流量由48 mL/min增加至238 mL/min时,脱盐率和质量比吸附量先增加后减小;隔网厚度由0增加至1.8 mm时,质量比吸附量先减小后增加。在电压1.6 V、进料流量142 mL/min、隔网厚度1.8 mm时,CDI脱盐性能较好。在上述相同的工艺条件下,对CDI与膜电容法脱盐（MCDI）进行了对比研究。结果表明：在第1个循环的吸附阶段,MCDI脱盐率和电流效率分别比CDI增加了31.68%和36.16%;16 h循环吸脱附实验后,MCDI再生率为99.01%。表明MCDI比CDI具有更好的脱盐性能和再生性能。     

电渗析法脱盐试验研究

本文介绍了电渗析法脱盐的试验研究,结果表明：在优化条件下,运行25分钟,脱盐率可达到90%,处理吨水的能耗为17.07 kW·h,淡水可回用,电渗析膜不存在浓差极化和结垢现象,电渗析对该水的适度脱盐是可行的。     

双极膜电渗析脱除苏氨酸母液中硫酸盐

采用三室双极膜电渗析脱除苏氨酸母液中硫酸盐,探讨连续操作对电渗析器性能变化的影响,并测定连续实验前后离子交换膜的面电阻,考察膜污染情况. 结果表明,苏氨酸母液中盐转化率达97%,酸室中得到0.50 mol/L的H+,碱室中得到0.53 mol/L的OH-,以阳离子计算的电流效率为60.33%,能耗为229.37 kW×h/kmol;随批次增加、操作时间延长,单位膜通量能耗和膜堆平均电阻增大,电流效率和膜通量减小,电渗析器性能下降;连续操作后,阴膜面电阻较使用前增加1.77 Ω×cm2,升高44.8%,双极膜面电阻增加0.91 Ω×cm2,升高19.5%,离子交换膜被污染.     

3,6-二氯吡啶甲酸电化学合成及其工业化生产

The industrialization of electrochemical synthesis of 3,6-dichloropicolinic acid(3,6-DCP) from 3,4,5,6-tetrachloropicolinic acid(3,4,5,6-TCP) in a tank-type undivided electrolytic cell with silver cathode was investigated. The experimental results showed that the electrolytic performance greatly depended on the operation parameters, such as flow rate of electrolyte, temperature, and concentration of NaOH. The reduction of 3,4,5,6-TCP to 3,6-DCP was favored by increasing temperature and flow rate of electrolyte. Industrialization tests of electrochemical synthesis of 3,6-DCP were conducted under the following conditions: silver cathode, temperature 313 K, flow rate 6 cm·s^-1, concentration of NaOH 8%(mass), concentration of 3,4,5,6-TCP 5%（mass）, cathode current density 600 A·m^-2. The current efficiency and conversion ratio of 3,4,5,6-TCP were more than 76% and 99%, respectively. The yield of 3,6-DCP was up to 90% and DC power consumption was 2. 939 kW·h·(kg 3,6-DCP)^-1. The purity of the product was higher than 95%, and its melting point was 151—153℃.     

老龄垃圾渗滤液高氨氮的电化学氧化及其能耗分析

针对垃圾渗滤液高氨氮、难生物降解的特点,采用电化学氧化法对含高浓度氨氮的垃圾渗滤液进行预处理,考察了不同电极材料、电流密度、Cl-质量浓度、pH、极水比等因素对渗滤液中高NH3-N去除的影响,分析了电化学氧化法处理垃圾渗滤液的能耗和电流效率。结果表明,在电流密度30 mA.cm-2、Cl-质量浓度5 000 mg.L-1、pH为8、极水比17.8 m2.m-3的条件下,以Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极为阳极电解6 h后,NH3-N的去除率、电流效率和比能耗分别为99.9%、35%和91.9 kWh.kg-1。     

折板式汽液分离元件的性能

采用空气-水体系,对折板式汽液分离元件进行冷态模拟实验,研究了气速、液滴粒径、折板形式、间距及安装方式等参数对折板分离效率和压降的影响. 结果表明,气速控制在1~6 m/s,液滴粒径控制在50~80 mm,折板采用立式和卧式安装,形式采用V形和W形,间距为10~50 mm,对分离性能均有一定的影响,折板间距为20 mm的分离元件具有较高的分离效率. 通过对冷态实验数据进行数学回归分析,获得描述折板性能的经验公式,与实验值误差在10%内,同时在海水淡化中试试验装置中验证了折板式汽液分离元件的分离性能.     

Experimental study and simulation of a three-phase flow stirred bioreactor

In order to obtain the reasonable operating conditions and minimize the power consumption in the stirred bioreactor, the hydrodynamic experiments in the stirred bioreactor have been taken to obtain the basic data. Subsequently, an Eulerian model for the gas–liquid–solid three phase flow in the stirred bioreactor has been proposed and the CFD simulation has been conducted. By comparing the results of experiment and simulation, it can be concluded that the simulation results were consistent with the experimental data. The inner relationship between operating variables and indicators could be obtained by comparing the results of just suspension speed, gas holdup, power consumption and operational maps, further the reasonable operating conditions could be also determined under the minimum power consumption. The operational maps could provide the theoretical foundation for industrial application of the gas–liquid–solid stirred bioreactors under the low solid concentration(no more than 20 wt%).     

中空纤维空气隙式膜蒸馏海水淡化过程的性能模拟与优化

利用响应曲面法(RSM),以模拟标准海水(质量分数3.5%)为进水对中空纤维空气隙式膜蒸馏(AGMD-HF)海水淡化过程的影响因子和膜通量指标进行了模拟优化。通过面向中心复合设计法(CCD)实现了基于热料液进水温度、冷凝液进水温度和料液流量的实验优化设计,并建立了响应值与影响因子之间的二次多项式回归模型。方差分析(ANOVA)、RSM分析及实验响应值与预测值的对比验证了该模型对影响因子和膜通量模拟优化的可信度。进一步地,通过期望函数的引入确定了各影响因子最佳水平,并利用太阳能加热驱动过程实验进行验证。结果表明,ANOVA的决定系数R²达到0.986,p值则低于0.0001;实验膜通量与预测值平均误差仅为6.95%,产水电导率始终保持在10 μS·cm^-1以下,脱盐率稳定在99.99%以上;最佳影响因子水平分别为83.5℃、13.2℃和60.2 L·h^-1,在此条件下太阳能加热驱动过程膜通量达到6.47 L·m^-2·h^-1。该实验不仅为潜在可行的规模放大过程提供了可参照的操作参数,而且表明将太阳能引入AGMD-HF海水淡化过程具有很强的实际应用潜力。     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。