太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化技术研究进展

关注了一种以太阳能为驱动热源,基于空气隙膜蒸馏过程的新型海水淡化技术(SP-AGMD),介绍了该技术涉及的膜组件和太阳能集热装置的材质、形式、特点和研究概况,并对比分析了各种膜组件和太阳能集热装置的优势及存在的不足,对国内外的最新研究进展作了重点讨论。将太阳能引入膜蒸馏海水淡化过程大大降低了能耗,有效避免了二次污染而且最大程度节约了运行费用。认为该技术尚处于实验室研究和小型示范阶段,将膜组件与太阳能集热装置更加高效的耦合,进一步降低系统总能耗将是太阳能空气隙膜蒸馏领域的重要方向。     

新型空气隙膜蒸馏组件用于海水淡化

设计了一种基于中空纤维膜的螺旋缠绕式空气隙膜蒸馏组件,以模拟海水为原料液,考察了热料液进口温度T3、料液流量F、缠绕角度、空气隙厚度、内芯长度对膜通量和造水比的影响。实验结果表明,膜通量和造水比均随着热料液进口温度的增加而明显增大;当料液流量增加时,膜通量增大,造水比呈相反趋势;随着空气隙厚度的增加,膜通量和造水比均逐渐减小;膜通量和造水比均随着缠绕角度的增加而减小;内芯长度增加使得造水比提高,而膜通量则降低。实验过程中膜通量和造水比的最高值分别达到6.1 kg/(m~2·h)和5.8,产水电导率始终保持在20.0μS/cm以下。     

新型中空纤维空气隙式膜蒸馏用于海水淡化

利用自制的添加隔热管状隔网并呈螺旋缠绕结构编排的中空纤维膜组件进行了空气隙式膜蒸馏(AGMD)海水淡化过程性能研究, 实验以模拟标准海水(质量分数3.5%, 总溶解性固体含量35000 mg·L^-1)为热料液进水, 考察了热料液进水温度、热料液流量、冷凝液进水温度和冷凝液流量对膜通量、造水比和热效率的影响。结果表明, 随着热料液进水温度增加, 膜通量、造水比和热效率均增加;冷凝液进水温度增加, 膜通量下降而造水比和热效率增加;热料液流量增加, 膜通量上升而造水比和热效率明显下降;冷凝液进水流量对膜蒸馏过程性能影响较小。实验过程中产水TDS始终保持在3.0 mg·L^-1以下, 相应的离子去除率高于99.99%, 膜通量、造水比和热效率最高可分别达5.87 L·m^-2·h^-1、5.37和0.943。研究表明, 引入清洁能源取代传统电加热驱动热源将进一步突出膜蒸馏技术的实际应用潜力。     

盘式太阳能蒸馏海水淡化研究进展

综述了近年来盘式太阳能蒸馏器海水淡化技术的研究进展,重点介绍了传统盘式太阳能蒸馏器和双斜面盘式太阳能蒸馏器,以及在此基础上演变出的各种主动式盘式太阳能蒸馏器。认为通过增加外置设备可增大热能利用率,从而有效地增大产水量;新型材料也必将成为今后研究的热点。     

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。     

阻垢剂对海水淡化膜蒸馏试验的影响

采用直接接触式膜蒸馏技术进行海水淡化试验研究。在海水温度为55℃,循环水温度为20℃的条件下,考察了不同阻垢剂用量对膜蒸馏海水淡化的影响、工艺连续运行过程中膜通量和产水电导率随时间的变化情况,确定了膜蒸馏过程稳定运行的最优浓缩倍率。结果表明,阻垢剂的加入可明显提高淡水的产水率,产水率可达到85%以上,减少了高盐度海水浓缩液的排放,膜通量稳定,产水水质好,其电导率不超过10μS/cm,膜蒸馏海水淡化具有一定的技术可行性和可操作性。     

吸收膜蒸馏淡化海水研究

针对吸收膜蒸馏(OD)系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传质过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程这一设想,尝试开展OD法海水淡化研究。以葡萄糖水溶液为吸收液,考察了温度、料液及吸收液流速、吸收液含量等参数对OD过程的影响。结果表明,随温度的升高,膜通量增大明显;随吸收液和料液流速的增大,膜通量增大,且料液浓缩倍数较小、含量较低时,吸收液流速相对料液流速,对通量的影响更大,反之,料液浓缩倍数较大、含量较高时,料液流速的影响更大;随着吸收液含量的增大,膜通量也相应增大。试验过程中未发生疏水膜的亲水化渗漏现象。     

错流式减压膜蒸馏海水淡化试验研究

采用聚丙烯(PP)中空纤维膜制作了矩形中空纤维膜组件进行减压膜蒸馏海水淡化试验,考察了不同操作条件对膜通量的影响以及膜通量的衰减和膜污染情况,探讨了海水膜蒸馏的操作条件-膜通量曲线的特征。试验过程中获得了比较高的膜通量,最高膜通量达到了46 kg/(m2.h),产水电导率保持在100μS/cm以下,过程的脱盐率保持在99.99%以上。     

倾斜式太阳能蒸馏海水淡化研究进展

综述了近年来倾斜式太阳能蒸馏器海水淡化技术的研究进展,重点介绍了倾斜盘式太阳能蒸馏器和倾斜芯型太阳能蒸馏,以及在此基础上演变出的各种新型倾斜式太阳能蒸馏器。认为降低盖板温度、提高太阳辐射吸收效率、附加蓄热装置对于提高倾斜式太阳能蒸馏器的性能具有重要作用。     

直接接触膜蒸馏海水淡化研究进展

为了解决淡水资源缺乏问题,开源利用储量丰富的海水来补充淡水资源的方式尤为重要。直接接触膜蒸馏（DCMD）作为一种膜法—热法相结合的新型蒸馏及分离技术,具有产水水质高、结构紧凑、可模块化设计,可由太阳能、风能、地热等新能源以及各种余热进行驱动。现如今DCMD工艺出现的主要问题是目前实用性膜的产水通量都较低,能量利用效率也较低,不能有效进行潜热回收,减少热能的消耗,以及长期运行困难问题。从已发表的大量文献角度对DCMD处理海水的研究方向进行了综述,同时就MD膜材料、膜组件、工艺操作条件以及膜污染等方面探讨DCMD进行海水淡化的影响因素展开讨论。     

减压膜蒸馏海水淡化实验研究

利用减压膜蒸馏海水淡化实验台,以NaCl盐水代替海水进行了脱盐实验,研究了进料液温度、流量、质量分数和冷侧真空度对膜通量、截留率、淡水电导率、单位淡水能耗和回收率的影响。结果表明:膜组件入口进料液温度和冷侧真空度是影响系统性能的主要因素,进料液流量和质量分数的影响较小。聚丙烯膜(PP)表现出了良好的分离性能,产品淡水的电导率均小于30μs/cm,截留率大于99%。文中还讨论了淡水能耗高的原因和改进的途径。     

膜蒸馏海水淡化研究进展及发展趋势

海水淡化是解决我国水资源短缺的重要措施之一。膜蒸馏海水淡化技术可以充分利用太阳能等低品位热源，具有成本低、设备简单、操作容易、能耗低等优点，在海水及苦咸水淡化方面应用前景广阔。     

液隙式热泵膜蒸馏海水淡化系统的热力性能分析

热泵膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,在处理高浓度盐水方面具有很大的优势,而目前的热泵膜蒸馏系统存在渗透量较低、冷却水消耗量大等问题。为提高渗透量、减少冷却水的消耗,设计了一种新型液隙式热泵膜蒸馏的海水淡化系统,通过在Aspen Plus中自定义膜模块建立经过实验验证的系统仿真模型,研究了进料液温度、渗透侧温度及进料流量对系统膜通量及能效比等热力参数的影响。结果表明,渗透侧温度降低可引起渗透量增加和能效比减小,且在低渗透侧温度情况下渗透侧温度的改变对能效比影响更大。随着渗透侧温度变化,存在一个渗透侧温度使造水比最大且吨水能耗最小,研究工况下最大造水比可达3.42,最小吨水能耗为463 MJ/t,且该最佳渗透侧温度随进料液温度增加而增加。进料液流量增加可引起渗透量和能效比增加,引起吨水能耗升高和造水比降低,当进料液流量小于3 L/min时,进料液流量增加对吨水能耗和造水比的负面影响较显著,进料液温度为50℃时,料液流量从1.5 L/min增至3 L/min,造水比的降低幅度可达33.5%;料液流量从4.5 L/min增至6 L/min时,造水比的降低幅度降至10.6%。     

聚丙烯平板微孔膜膜蒸馏海水淡化研究

采用热致相分离法制备了聚丙烯平板微孔膜,并对自制平板膜组件的膜蒸馏海水淡化性能进行了研究。探讨了膜制备条件及海水流量、温度、膜后真空度等真空膜蒸馏过程操作条件对聚丙烯平板膜组件海水淡化性能的影响,自制组件连续运行的小试结果表明:当真空侧压力为3kPa,进料温度为323.15K,流量为50L/h时,天津市渤海湾海水膜蒸馏过程的平均水通量达10.56kg/m·2h,产品水的脱盐率均在99.8%以上。     

太阳能蒸馏淡化苦咸水的推广试验

我国西北五省地处北纬45°以南,平均海拔一千米以上,大部分地区雨量稀少,蒸发量大,气候干燥。甘肃中部的会宁县就是典型的苦咸水地区,每年平均降雨量为400多毫米,而且蒸发量达1,000多毫米,地上及地下水均属苦咸水,有的地方苦咸水含盐量高达12克/升以上。这不仅严重地影响着工农业生产的发展,而且也影响着广大工农群众的日常生活和身体健康。     

真空膜蒸馏海水淡化技术研究进展分析

真空膜蒸馏海水淡化运行压力低、截留率高、设备简单,可充分利用舰船动力系统冷却海水余热,有望用于新型舰船海水淡化装置研制.文中总结了真空膜蒸馏海水淡化主要特征、过程机理,分析真空膜蒸馏海水淡化过程的影响因素:膜疏水性与结构参数、海水温度与流速、操作真空度及膜污染,并在此基础上展望膜蒸馏海水淡化技术的未来研究方向.     

海水淡化蒸馏法

淡化技术中最早采用的方法是蒸馏法,又称蒸发法。其过程的特点是:盐水(在此为海水、咸水、或其他水溶液的总称)沸腾逸出蒸汽,蒸汽受冷凝为淡水,而原水中的不挥发物浓缩直至最后排放。蒸发法与膜法或冷冻法不同,一经蒸发所得的水就是“蒸馏水”,一般水质都较高,含盐量(总固溶物)可降到10—20毫克/升以下。另一方面,蒸馏法所能处理的原料水比其他方法广泛。原水含盐量从几百毫克/升到     

真空膜蒸馏海水淡化过程的强化研究

采用气液两相流技术对管状炭膜真空膜蒸馏模拟海水淡化过程进行强化研究。纯水物系和NaC l水溶液的气液两相流强化实验中,相比未通气体时通量分别增加了29%~35%和16%~66%。气体流量、渗透侧真空度和膜组件放置方式对两相流膜蒸馏过程通量的影响结果表明:气液体积流量之比在(1~2)∶1时两相流强化效果最佳;通量随着渗透侧真空度的增大而增大,且气液两相流操作在较小真空度时通量增加的幅度大于较大真空度时;膜组件的放置方式对通量影响较大,相对于水平放置时,膜管竖直放置时的通量较大,最大可达水平放置时的131%左右。     

舰船冷却海水真空膜蒸馏淡化实验研究

采用 NACE膜设计舰船冷却海水真空膜蒸馏淡化工艺流程,实验考察海水温度、海水流量、渗透侧真空度对产水通量的影响,通过连续运行实验考察膜通量的变化,并采取多种清洗方法比较膜通量的恢复情况。结果表明：舰船冷却水真空膜蒸馏海水淡化的产水通量受海水温度、海水流量、渗透侧真空度影响显著,适宜操作条件为进料海水温度 70～80 ℃,海水流量 35～40 L/min,真空度 0.08～0.09 MPa。膜通量下降时采用 0.5 mol/L 稀盐酸清洗,通量能恢复98.8%。当海水流量40 L/min,水温80 ℃,真空度0.09 MPa时,膜通量达到18 L/（m²·h）。     

海水淡化蒸馏法材料试验回路装置

近二十多年来,由于海水淡化蒸馏法的发展及其装置的大型化,大大促进了耐热海水腐蚀材料的研究。但是,对于大中型多级闪蒸、多效蒸发这类装置,长期在苛刻的腐蚀条件下使用的材料,仅仅根据实验室静态(半静态)测试结果而决定取舍,显然远不能