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.     

离子液体-中空纤维包容液膜回收Cs(Ⅰ)研究

采用疏水性聚丙烯中空纤维作膜器、冠醚DB18C6作萃取剂、离子液体[Bmim][PF6]作稀释剂,构建了新型的离子液体-中空纤维封闭液膜体系,通过正交试验并以直接萃取方法为参照探索其用于回收Cs+性能.实验结果显示,该液膜体系可以实现从料液回收Cs+,且其中"经管程"操作模式的Cs回收效率优于"经壳程"模式.初步的条件...     

膜吸收法处理工业废水过程中PVDF膜及组件优化

以含氨废水为代表,采用实验室自制疏水性微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,通过实验考察了膜吸收工艺用于工业废水处理过程中膜丝及膜组件结构参数对传质效率和污染物去除率的影响。结果表明,膜吸收法去除废水中挥发性污染物效果良好,可以通过减小膜丝壁厚、增大膜丝内径来促进传质;另外,合理设计膜组件的长度和装填密度,可以近乎完全去除废水中的氨(去除率99%),实现废水的达标排放。     

延缓疏水膜润湿的原料液预处理方法研究

亲水化渗漏是疏水膜技术应用面临的关键性瓶颈问题之一,其产生的主要原因是水体中污染物中的表面活性物质对疏水膜的润湿作用.本文提出利用絮凝强化气-液萃取的预处理工艺以去除原液中的表面活性物质,以期减缓疏水膜的润湿进程.以十二烷基苯磺酸钠来模拟代表水体中腐殖酸等荷负电性表面活性物质,用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜进行减压膜蒸馏的润湿实验,探究预处理方法、预处理过程中絮凝剂的荷电性、种类以及用量对疏水膜材料亲水化渗漏的影响.结果表明：絮凝强化气-液萃取的预处理工艺可以有效去除原料液中的表面活性物质;阳离子型絮凝剂预处理效果优于阴离子型;有机絮凝剂预处理效果优于无机絮凝剂;当阳离子型聚丙烯酰胺加入量为12 mg/L时,表面活性物质十二烷基苯磺酸钠的去除率与未经絮凝预处理相比提高了17%.     

三醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的研制

采用三醋酸纤维素 (CTA)为膜材料 ,环丁砜作溶剂 ,以聚乙二醇 (PEG)为主、加入适量其它添加剂组合成多元型致孔剂 ,通过冻胶法纺丝 ,制得中空纤维纳滤 (NF)膜 .该膜在给水质量浓度 2 0 0 0mg/L、操作压力 1.0MPa、水温 2 5℃条件下 ,对MgSO4 、NaCl的脱除率分别大于 96%和小于 5 0 % ,透水量均大于 2 .5mL/ (cm2 ·h) .还讨论了纺丝配方、热处理温度和操作条件等因素对膜性能的影响     

微乳液-中空纤维膜萃取钕的工艺研究

提出了一种新的膜分离过程即非离子W/O型微乳液-中空纤维膜萃取,所用非离子型微乳液体系为(OP-7 OP-4)/苯甲醇/D2EHPA/煤油/盐酸.在不同微乳液流速、料液流速、微乳液内相盐酸浓度、料液浓度、以及不同中空纤维膜数等条件下进行了微乳液-中空纤维膜逆流萃取Nd3 的研究.结果表明,微乳液和料液流速越小,萃取率越高,内相富集倍数越大.微乳液内相盐酸浓度越大,萃取率越高,但富集倍数反而减小.料液初始浓度越小,萃取率和富集倍数越大.当微乳液流速为6 mL/min、料液与微乳液流速比为3∶1、微乳液内相盐酸浓度为4 mol/L、料液浓度为200 mg/L时,经过微乳液在三个中空纤维膜萃取器中的串联萃取,Nd3 的萃取率达96.3%,内相Nd3 浓度为4238 mg/L,是萃余料液浓度的572.7倍,内相富集倍数为21.2.膜萃取过程与膜溶剂萃取相比对Nd3 有更高的萃取效率.     

退火预处理对中空纤维炭膜结构和性能的影响

炭膜具有优异的热稳定性、化学稳定性和气体分离性能.以聚酰亚胺中空纤维膜为前驱体，经过T_g附近退火预处理(250、300和350℃),进而高温炭化制备高性能中空纤维炭膜，研究了预处理条件对炭膜结构和气体分离性能的影响.结果表明，当退火预处理温度升高时，中空纤维炭膜的结构更加致密，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性提高，气体通量下降.尤其是当退火预处理温度为350℃时，与未经预处理的中空纤维炭膜相比，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性分别提高了98%和195%.同时，研究了渗透温度和压力对气体分离性能的影响，采用HIM(氦离子电镜)、FTIR和XRD对中空纤维炭膜的结构进行了表征.     

PVDF中空纤维疏水膜的鼓气吸收法海水提溴性能研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行鼓气膜吸收(ABMA)海水提溴实验.考察了吸收液浓度、温度和鼓气强度等操作条件对PVDF膜的提溴性能的影响;研究了中空纤维膜壁厚,组件形式、长度、装填密度等对ABMA提溴性能的影响.结果表明:PVDF疏水膜的壁厚增加,ABMA过程的脱溴率、溴吸收率和膜的有效溴通量明显降低;直型组件更适合ABMA提溴过程,且组件长度、装填密度增加,膜的有效溴通量降低而溴的吸收量明显提高.用内径0.80mm,壁厚0.15mm的PVDF膜,制成长90mm、装填密度14.4%的直型膜吸收组件,在鼓气强度500mol/(m2·h),吸收液浓度10mmol/L,22℃下,ABMA过程的脱溴率约89.5%,溴吸收率约68.6%,膜的有效溴通量约0.41kg/(m2·h).     

中空纤维支撑液膜去除水中氨氮的传质行为研究

以聚丙烯(PP)中空纤维膜为支撑体,二(2-乙基己基)磷酸(简称D2EHPA)为载体,煤油为膜溶剂,探讨D2EHPA-煤油-H2SO4中空纤维支撑液膜(SLM)体系对水中氨氮的传质行为.以去除率为指标,考察了料液初始氨氮浓度及pH值、载体浓度、反萃剂浓度对传质效果的影响;并通过对比实验分析了导致传质速率降低的主要原因.结果表明:在反萃剂H2SO4浓度为2 mol/L,料液相pH值在8～13范围内,提高料液pH值、增大膜相中载体浓度,均能提高氨氮的去除率.D2EHPA-煤油-H2SO4体系对氨氮的传质能力随氨氮浓度降低而下降.料液中氨氮浓度下降和pH值降低是导致氨氮传质速率降低的主要原因,调节料液pH值可调控和提高氨氮的去除与传质效果.     

膜萃取过程的传质特性研究

本文以100%磷酸三丁酯(TBP)——对硝基苯酚——水为实验体系,在中空纤维膜器中研究了膜草取过程的传质特性。研究结果表明,TBP 萃取对硝基苯酚的膜过程基本上不存在膜阻,其速度控制步骤在于水相的传质。如果选用对溶质更易溶解的一相浸润的材料制备中空纤维,膜萃取过程的膜阻将会减至最小,从而可获得最大的膜萃取总传质系数。     

中空纤维封闭液膜用于乳酸分离

利用中空纤维封闭液膜技术对乳酸的分离进行了研究，采用三烷基胺（７３０１）＋正辛醇＋煤油混合溶剂为萃取剂，以水作为反萃剂，在聚砜中空纤维膜器中进行实验。研究结果表明，在中空纤维封闭液膜技术分离乳酸中，总传质阻力与料液相流速和反萃相流速的１／３次方均呈反比关系。实验研究了鼓泡技术对强化质的影响，在中空纤维膜器壳程中鼓入空气有利于提高传质系数。实验中还讨论了反萃液温度对过程的影响，传质阻力随着操作温度的     

聚丙烯中空纤维膜/二(2-乙基已基)膦酸体系萃取水溶液中铜离子的研究

研究了聚丙烯中空纤维膜接触萃取器中二(2-乙基已基)磷酸萃取金属铜离子的工艺条件以及溶剂夹带,分析了原料的pH值、两相流速、有机相初始铜离子浓度以及萃取膜面积对萃取效率的影响,结果表明,两相流速、萃取膜面积对萃取率基本无影响,而水溶液的pH值和有机相初始铜离子浓度的改变使萃取率在40%～99%之间变化.这主要是由于整个萃取过程的传质阻力主要来源于D2EHPA和Cu2 的界面配位络合反应阻力,当铜浓度比较高时,传质阻力或传质系数与铜浓度无关,其值基本不变;而当铜浓度降低时,传质阻力随着铜浓度的降低而增大,传质系数则随着铜浓度的降低而减小.     

TiO_2动态改性膜应用于MBR的研究

采用二氧化钛(TiO_2)纳米粒子对聚偏氟乙烯中空纤维膜微滤膜(PVDF MF,0.1μm)和实验室自制聚砜中空纤维膜超滤膜(PSF UF,0.05μm)进行表面亲水改性,以期提高膜的抗污染能力.采用膜接触角、纯水通量、出水TOC、膜压差和扫描电子显微镜(SEM)进行表征了TiO_2动态膜的性能.将TiO_2纳米颗粒改性后的PVDF MF和PSF UF膜应用于膜生物反应器(MBR)处理模拟焦化废水(TOC=500 mg/L),考察了其对MBR过滤性能的影响.实验结果表明,改性后膜的水接触角明显减小,亲水性增强,TMP升高速率明显降低,模拟焦化废水,TOC的去除率平均可达95%,经返洗及次氯酸钠清洗后膜表面TiO_2层外观没有明显变化.改性后的膜组件较显著地增加了MBR的膜抗污染的优势,且具有一定的稳定性.因此,将TiO_2动态改性耐污染膜应用于MBR是可行的.     

浸入式中空纤维膜组件在线反洗参数分析

根据浸入式中空纤维膜组件应用特点,对反洗压力和反洗流量在线反洗中的控制进行了讨论,并对膜组件安装位置对在线反洗的影响和在线反洗操作模型进行了分析.认为保证距膜纤维出水口最远处,即"最不利"点的清洗效果是在线反洗参数设计的基本原则.当考虑膜组件安装位置产生的重力水头影响时,组件放置高于系统出水点时应控制的最低反洗压力为b/K'+H;当组件低于系统出水点时应控制的最低反洗压力为b/K'-H.根据单根纤维反洗传质模型引入在线反洗参数ζ,当Q'/p_e<ζ时,不能保证沿整个膜纤维得到有效清洗.在反洗流量和压力一定时,对应的反洗压力和流量均存在效率最高值,最佳反洗压力和反洗流量的选择可根据最高效率范围进行选择.     

真空度对膜法溶解氧解吸过程传质性能的影响

采用中空纤维膜组件对水中溶解氧脱除进行了实验研究,测定了不同操作条件下溶解氧浓度随时间的变化关系,重点考察了真空度对中空纤维膜组件传质系数的影响,并获得了传质准数关联式.研究结果表明,系统真空度对水中溶解氧的传递过程有重要影响,且真空度越高,溶解氧脱除效果越明显,传质系数越大,并进一步影响传质准数关联式.     

丝氨酸配基PVDF亲和膜脱除人血浆中内毒素的研究

以L-丝氨酸(Ser)为配基,1,6-己二胺为间隔臂,制备了一种新型PVDF中空纤维亲和膜用于人血浆中内毒素的脱除.通过FTIR、XPS对PVDF中空纤维膜,亲水化改性膜以及亲和膜的结构进行了表征;探讨了离子强度、pH值对亲和膜吸附内毒素能力的影响以及内毒素分子在亲和膜上的吸附动力学.实验考察了自制的亲和膜组件用于人血浆中内毒素的脱除效果.结果表明,亲和膜对内毒素的吸附能力为0.058 EU/cm2;自制的亲和膜组件对内毒素含量为0.42 EU/mL的人血浆样品清除率为43.8%;亲和膜对人血浆样品的其它生化指标的影响不大.     

浸入式中空纤维膜元件的优化设计

在浸入式中空纤维膜元件纯净水测试实验基础上,研究了膜通量的分布情况,提出了膜元件的优化参数——单位产水膜成本,讨论了膜丝尺寸、出水方式、成本构成、应用场合等对膜元件的优化设计的影响,建立了一种中空纤维膜元件优化设计的方法.     

膜蒸馏海水淡化用疏水性钇稳定氧化锆中空纤维膜的制备与表征

采用相转化/高温烧结技术方法制备了多孔钇稳定氧化锆(YSZ)中空纤维膜, 中空纤维膜的外径1.92 mm, 壁厚为0.21 mm。SEM分析表明: 纤维膜为典型的三明治结构, 靠近膜内外表面为指状孔, 中间区域为海绵状层。采用阿基米德法测得其孔隙率为54%。用泡点法测得其平均孔径为0.56 μm。通过表面接枝氟硅烷将其亲水性的表面改变为疏水性。真空式膜蒸馏实验表明YSZ中空纤维膜具有优异的盐水淡化性能。当膜的外侧与温度为80℃、浓度为4wt%的循环盐水接触, 膜的内侧用真空泵抽至4×10³ Pa时, 膜的水渗透通量高达48.3 L/(m²•h), 脱盐率大于99.7%。     

中空纤维富氧组件的研制

主要讨论了PDMS－PS中空纤维富氧组件的制作工艺,并对膜材料,中空纤维及组件透气性能进行了研究,制做了不同透气量和氧浓度的中空纤维组件。     

膜蒸馏技术在溶液蓄能中的应用

本文以太阳能热利用和蓄能技术为研究背景,提出了一种基于膜蒸馏的太阳能溶液蓄能模式。采用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜为膜蒸馏材料,基于膜蒸馏常温操作、小温差大传热面积的特点,利用膜材料微观上的高比表面积和单位体积的高接触面积为载体,选取50%溴化锂溶液为工质,以减压膜蒸馏的方式进行溶液浓缩和潜能存储,浓缩后的溶液可作为吸收式热力系统的工质。为此,针对50%的溴化锂溶液进行了减压膜蒸馏实验,对不同溶液温度、溶液流量在不同真空度下进行减压膜蒸馏实验,得到了3组实验数据。根据实验结果,对膜蒸馏式溶液蓄能系统进行分析,结果表明:蓄能密度可以达到245 kJ/kg,单位面积的膜组件可以产生0.27~0.40 kW的蓄能量,膜蒸馏式溶液蓄能为太阳能利用、吸收式热力系统和蓄能技术提供了一种新的应用方法和途径。