外环流气升陶瓷膜精制盐水研究

采用气升式陶瓷膜过滤工艺进行盐水精制,研究了曝气量、跨膜压差和料液固含量对膜通量的影响,并计算了过滤阻力及表观能耗.实验结果表明,跨膜压差为60 kPa,曝气量从200 L/h增加到500 L/h时,膜通量从200 L/(m2.h)增加到360 L/(m2.h),提高了80%;进一步提高曝气量,膜通量的增幅不大.曝气量为500 L/h时,膜通量随跨膜压差的增大而线性增加.曝气条件下,固含量在0~25 g/L范围内,随着固含量增大,膜通量略有下降,降幅小于10%.计算结果表明,曝气过程能够有效降低膜过滤阻力,基本消除浓差极化的影响;与错流过滤相比,通过气液两相流对膜过程的强化作用,气升过程能使表观能耗显著降低.     

提升工艺控制膜污染及其优化研究

提出一种非曝气浸没式膜分离工艺.在膜过滤过程中,通过电机对膜组件的牵引,使膜组件在水体里移动,从而在膜丝表面之间、膜丝表面与水体之间产生摩擦,控制膜污染.运行提升工艺过滤污染模拟液,并在单因素实验的基础上,设计响应曲面实验,优化提升工艺参数.以最终跨膜压差为响应值,研究提升工艺膜丝纵向位移量、膜丝弯曲量、膜丝提升速度及组件横向位移量4个影响因素及其交互作用对跨膜压差的影响.结果表明,提升工艺最优工艺参数为:膜丝纵向位移量18cm、膜丝弯曲量10cm、膜丝提升速度10cm/s、组件横向位移量140mm,在此参数下运行提升工艺的跨膜压差为18.90kPa,说明提升工艺可以控制膜污染,是一种可行的浸没式膜分离工艺.     

无机陶瓷膜澄清食醋工艺研究

应用无机陶瓷膜微滤技术对老陈醋进行除浊除茵试验研究.通过探讨无机陶瓷膜平均孔径、跨膜压差、膜面流速、操作温度、料液浓缩比等操作参数对过滤效果的影响,确定了适宜的工艺分离条件.无机陶瓷膜澄清食醋工艺在最佳操作条件(常温,采用平均孔径为0.1μm无机陶瓷膜,跨膜压差0.14 MPa、膜面流速2.0 m/s、最大浓缩倍数9)下,平均膜渗透通量可达40 L/(m2·h);过滤后的食醋不仅感观、理化和卫生指标符合国家标准,而且放置两年后无返浑现象.     

微滤膜过滤阻力机理及模型研究

研究微滤膜过滤阻力机理及其通量的变化是该工艺应用推广需要解决的关键.以Langmuir理论和Darcy定律为基础,从理论上证实了浓度极化阻力与凝胶层阻力是同一性质的阻力,并通过Langmuir关系式统一起来,推导了微滤膜过滤阻力的数学模型.然后采用一体式膜过滤反应器过滤乳化油实验对该模型进行了验证.实验结果与膜过滤阻力模型拟合得很好(R2=0.9912),膜表面极化浓度与相对过滤压差成线性关系,比例系数为凝胶层浓度.基于Langmuir理论的微滤膜过滤阻力模型能真实反映凝胶层阻力的形成过程.用该模型得到的沉积平衡系数Φ反映了混合液的浓度、颗粒大小、温度和黏度等过滤特性,并把极限通量JVlim与混合液过滤特性联系起来,极限通量与过滤压差无关.     

浸没式超滤膜组件运行参数的优化

曝气量、抽停比、膜通量、反洗水量等工艺参数是影响浸没式超滤膜污染的主要因素,采用正交试验的方法对这些因素的影响显著性进行分析,从方差分析的结果可得曝气量和抽停比对膜污染具有极为显著地影响作用,反洗水量对膜污染具有显著影响,所设定的膜通量对膜污染无显著影响.通过因素水平表对工艺参数进行优化,最终优化得到的工艺参数为,曝气量为4Nm3/h,抽停比为16min/2min,反洗水量为产水量的80%,膜通量为55LMH.膜组件在最优的条件下可以稳定运行3~4d,之后需要进行在线化学清洗.     

硝酸铵-微量硝酸钙体系的纳滤过程研究

采用DL和DK两种型号聚酰胺复合纳滤膜处理含微量钙离子的硝酸铵水溶液,考察了跨膜压差、膜面流速、料液温度等条件对硝酸铵的透过率、钙离子的截留率以及透过液通量的影响.结果表明,纳滤膜可以在保持对硝酸铵透过率不低于90%的同时,对钙离子有最高80%的截留率;提高跨膜压差会首先提高截留率,再降低截留率;提高膜面流速会提高截留率;透过液通量主要受跨膜压差和温度的影响,均为正相关;实验结果还表明,常量硝酸铵的存在降低了纳滤膜对微量钙离子的截留率.     

疏水陶瓷膜脱除油中水分的研究

对采用平均孔径50nm、表面疏水的陶瓷膜脱除油中水分的过程进行了研究,考察了跨膜压差、膜面流速、原料液水含量对膜渗透通量及水截留率的影响.结果表明,采用疏水陶瓷膜脱除异辛烷中水分可得到较好的分离效果;增大跨膜压差或减小原料液水含量可以增加膜稳定通量,而随着膜面流速的增加,膜稳定通量先升后降.实验得出适宜的操作参数为跨膜压差0.1MPa、膜面流速1.67m/s,获得的水截留率均在98%以上.基于所用陶瓷膜稳定的亲油疏水表面,渗透侧水含量在不同的操作条件下变化很小.     

陶瓷膜澄清苦丁茶提取液

针对苦丁茶丰富的药用价值及其成分比较复杂难以分离纯化的特点,本文主要研究陶瓷膜对苦丁茶提取液的过滤澄清过程,通过模型计算与实验的方法分析研究了膜孔孔径和操作条件(如操作压差、膜面流速、操作温度和苦丁荼质量浓度等)对过滤过程的影响.结果表明,模型计算结果与实验结果有较好的吻合,陶瓷膜过滤苦丁茶提取液有较好的澄清效果,提取液中固体悬浮物截留率在90%以上,渗透液静置15天仍保持澄清且渗透液中有效成分得到较好的保留,同时确定了以孔径为500 nm的膜管在3 m/s的膜面流速、40℃的操作温度和0.18 MPa的操作压差条件下过滤苦丁茶提取液能获得较好的过滤澄清效果,渗透通量达到400 L/(m2·h).     

气液两相流下膜的抗污染性能研究

膜表面浓差极化与滤饼层形成是膜污染的重要因素.通过管式膜曝气,使膜表面形成气液两相流,增大膜表面剪切力,能有效控制膜污染行为.实验通过微滤高岭土悬浊液,观察了不同曝气量下膜组件内气液流态,发现随着曝气量的增加,膜组件内气泡单元上升速率和频率加快,膜污染速率逐渐减小,延长了膜过滤运行时间.研究发现,气体的通入使膜表面湍流程度增大,有效减缓跨膜压力增长速率,并且实现了在较低流速下控制膜污染,节省了能耗成本,延长了膜使用寿命.     

基于跨膜压差变化特征的膜生物反应器曝气条件的优化

采用膜生物反应器对石化废水进行处理,在300L/h,150L/h及75L/h三个曝气量下,研究跨膜压差及单周期跨膜压差变化率(K)的变化特征.试验结果表明:跨膜压差呈指数型曲线变化,跨膜压差与运行时间的关系式为:ΔP=Aebt.不同曝气量下,单周期跨膜压差变化率K的变化范围为0~2.5Pa/s,曝气量的改变并不能改变K值增大的趋势.但是,曝气量对K值变化特征有影响,在提高曝气量的条件下,K上升的速率较缓.可依据单周期跨膜压差变化率K的变化趋势,对膜生物反应器的曝气进行过程控制,并同步减缓膜污染的进程.