气态膜脱氨法处理火电厂高浓氨氮废水的研究

采用气态膜脱氨法对火电厂产生的高浓氨氮废水进行氨氮脱除处理,研究了初始水质条件和系统运行条件对氨氮脱除效率的影响,并考察了氨尾气的吸收效果,提出了氨尾气资源化回用途径。试验结果证明,利用气态膜脱氨中试系统能够高效将火电厂高浓氨氮废水的氨氮浓度由1000 mg/L以上下降至300 mg/L以下。增大进膜流量、提高真空度、增大膜表面积有利于NH_3传质效率的提升,内压式脱氨膜组件和外压式脱氨膜组件均有较好脱氨效率。气态膜脱氨系统尾气以除盐水循环喷淋吸收的方式效果不够理想,应考虑酸性溶液作为氨尾气吸收剂或直接回用气态氨尾气。     

可逆气态膜-多效膜蒸馏-精馏过程脱除水相氨氮副产氨水

可逆气态膜-多效膜蒸馏-精馏耦合工艺可用于脱除料液或废水中的氨氮并得到高纯浓氨水。考察了磷酸二氢铵为可逆吸收剂时气态膜法脱氨效果和多效膜蒸馏-精馏法吸收完成液再生效果。实验结果表明:可逆气态膜总传质系数K和单程氨氮脱除率η分别可达13.9 μm·s^-1和97.5%,废水氨氮值可降至5 mg·L^-1以下;吸收完成液经多效膜蒸馏预浓缩后再经精馏再生可同时得到浓度为5%～18%的氨水。该耦合过程电耗极小的同时蒸汽耗量为28~40 kg·m^-3废水,约为单纯精馏过程的1/5。此外气态膜脱氨和多效膜蒸馏预浓缩过程有效地阻止了废水中挥发性杂质进入浓氨水产品。该过程对气态膜和膜蒸馏用微孔疏水膜组件的稳定性要求苛刻,长期操作试验显示聚四氟乙烯膜能够满足此要求。     

错流式中空纤维膜接触器脱除水中氨氮的实验研究

采用矩形错流式中空纤维膜接触器进行脱除水中氨氮的实验研究,考察了操作条件对脱氨过程总传质系数(K)的影响。结果表明,料液p H和料液流速对总传质系数影响显著。料液p H=10.5时,料液流速由0.016 m/s增大到0.051 m/s,而硫酸浓度对总传质系数影响较小。实验获得了较高的K值,最高可达1.96×10-5 m/s。在最佳的脱氨条件下连续运行10 h,料液氨氮质量浓度由1 000 mg/L降至0.11 mg/L,具有广阔的工业化前景。     

聚四氟乙烯中空纤维气态膜法浓海水提取溴素

以浓海水为含溴原料液,NaOH溶液为吸收剂,考察了用聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）3种材料制作的微孔疏水中空纤维气态膜组件从浓海水中提溴的性能和使用寿命。实验结果表明PTFE中空纤维膜具有更高的传质系数和更强的耐溴氧化能力,更适合用于浓海水提溴。进而考察了各种操作条件对PTFE气态膜组件传质系数K和提溴率η的影响以及该组件的长期操作稳定性。实验结果表明：K随温度增加而增大,随料液中NaCl含量的增大而略有减小,料液流速和含溴量、吸收液的流速和吸收剂浓度对传质系数影响不大。PTFE膜组件在连续运行的3个月内表现了良好的操作稳定性,为PTFE中空纤维气态膜法提溴工艺的工业化应用提供了技术基础。     

稀硝酸作吸收剂的气态膜法回收废水中氨氮

利用稀硝酸作吸收剂研究了基于聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维微孔疏水膜的气态膜分离过程用于脱除/回收废水中氨氮并制取硝酸铵的可行性和长期操作稳定性。在相同的操作条件下对用PTFE、聚丙烯(PP)和聚偏氟乙烯(PVDF)制得的3种膜接触器的除氨性能进行了系统的比较,并研究了料液进口浓度、流速、温度条件对3种膜接触器传质性能的影响。实验数据表明中空纤维膜内径和壁厚是影响传质过程的最主要因素,且总传质系数K、膜侧传质系数kM、管程液相传质系数kL均随温度的升高而显著增加。室温下长期实验结果显示:PVDF膜运行7 d后发生严重泄漏,PP膜稳定运行20 d后传质系数显著下降,PTFE膜运行30 d时性能仍然保持稳定。表明具有良好耐硝酸氧化性的PTFE膜为气态膜法脱除/回收废水(或化工料液)中氨氮并制取硝酸铵的工业化应用提供了基本保障。     

中空纤维致密膜基吸收CO2传质机理分析

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH、MEA、DEA、TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质系数的影响,并采用数学模型对实验结果进行了分析.其中,用2×103 mol·m-3NaOH溶液作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,总传质系数与CO2在膜中的传质系数相近,且实验过程中无漏液、鼓泡等现象发生.     

气态膜法回收垃圾渗滤液氨氮技术进展与机理探讨

目前传统生物脱氮工艺中需投加大量碳源用于提高垃圾渗滤液的C/N，且随着填埋龄增加，C/N严重失衡，将导致脱氮成本偏高。氨吹脱(汽提)法、鸟粪石法等脱氮技术已实际应用在垃圾渗滤液脱氮处理中，但总体应用效果均有待提高。气态膜法是一种新型低能耗、高效率的氨氮资源回收技术。综述了气态膜法在高氨氮垃圾渗滤液处理中的应用；并以双膜理论为基础，推导出适用于气态膜法的氨传质机理。气态膜法氨传质过程可归纳为串联阻力模型，即总传质阻力为料液侧传质阻力和气态膜内传质阻力之和，料液侧传质系数(K_f)与气态膜类型及其组件形式、Re和Sc等参数相关，气态膜膜内传质系数(K_m)取决于气态膜的孔径、孔隙率、孔径曲折度以及厚度等参数；增大料液流速可促进NH₃在料液侧至料液边界层以及料液边界层向膜表面的扩散与传质，从而大幅提高总传质系数(K_OV)。简言之，气态膜法可用于垃圾渗滤液、沼液等高氨氮废水脱氮处理与资源化利用，气态膜回收产物可作为化工原料和农业氮肥。     

膜吸收法去除废水氨氮的试验研究

本文研究采用脱氨膜集成装置,以50%硫酸做吸收剂吸收去除渗滤液中的氨氮。研究结果表明,膜吸收法对渗滤液中的氨氮有较好的处理效果,当含氨废水的pH为11.5,温度为40～45℃,单支膜的氨氮去除率为55%,4000 mg/L氨氮的可去除至70 mg/L,3200 mg/L氨氮的可去除至30 mg/L。将药剂成本压缩至33元/m~3,在25℃的状态下脱氨,氨氮可从3310 mg/L脱至2880 mg/L。     

基于膜吸收法处理实际高浓度蚀刻废液的研究

为实现对印刷线路板生产领域高浓度蚀刻废液的高效处理,建立了“膜吸收+Na₂S破络+PAC混凝沉淀”工艺,考察其对实际高氨氮蚀刻废液的脱氨除铜效能,并优化了工艺条件。通过单因素实验探究了料液pH和流速、吸收液浓度和流速、膜组件级数与温度等因素对NH₄⁺-N去除率、传质系数和过膜通量的影响,并确定了最佳运行参数：料液pH=10.5、流速3.6 cm/s,吸收液浓度2.0 mol/L、流速1.1 cm/s,膜组件级数为18级,温度为40℃。在该最佳运行条件下,蚀刻废液NH₄⁺-N可由82 000 mg/L降至100 mg/L左右,去除率保持在99.8%以上,膜传质系数为3.38×10^-6 m/s,过膜通量为40.7 mg/(m²·s)。同时对Na₂S破络及混凝沉淀工艺条件进行了优化,以n(S₂^-)/n(Cu²⁺)=1.4投加Na₂S...     

气态膜吸收法脱除水中氨的传质效果

利用聚丙烯中空纤维气态膜对氨/水分离过程及影响因素进行研究,考察膜两侧液体流速、浓度、温度等工艺条件对传质系数和氨脱除率的影响。研究结果表明：气态膜-化学吸收法对氨/水有很好分离效果;原料液温度和流速的影响较为显著,传质系数随温度升高而升高,而提高原料液的流速,膜通量增加,氨的脱除率却下降,压力降升高;氨的初始浓度对膜通量影响较大,膜通量随初始浓度升高而增大;吸收液中反应物浓度相对于透过氨浓度过量时,吸收液的浓度、流速对传质过程影响较小。     

Concentrating dilute hydrochloric acid by combined method

进行了加盐解吸-­气体吸收-加盐精馏组合法提浓稀盐酸的实验研究。分别研究了盐浓度、吸收剂流量、塔釜加料量对该过程的影响。小试实验装置中采用解吸釜与吸收塔相连,分别以20%盐酸作为解吸液和吸收液。结果表明：解吸液中加盐浓度为0.3g/mL MgCl₂时,高浓度HCl解吸气经吸收液吸收可获得浓度为32.80%的浓盐酸;将解吸釜内解吸至6.5%盐酸釜残液继续进行间歇加盐精馏,其中首先从塔顶采出的20%稀盐酸可作为解吸液或吸收液循环使用。该方法适用于间歇法小规模稀盐酸提浓处理。     

利用多效膜蒸馏技术浓缩硫酸和磷酸水溶液

利用自制中空纤维气隙式多效膜蒸馏组件进行了多效膜蒸馏过程浓缩稀硫酸和磷酸溶液的研究, 考察了膜入口温度、料液进口浓度和料液流量对渗透通量和造水比的影响。结果表明,膜入口温度升高时渗透通量和造水比增加;料液流量增加,渗透通量增加,而造水比随之降低;料液酸浓度增加,渗透通量和造水比均随之下降,且硫酸的影响更为显著。实验过程中渗透通量和造水比最高可达5.3 L/(m²·h)和11.5。在适当的操作条件下,该过程可将质量分数(下同)为2%的稀硫酸或稀磷酸溶液浓缩至40%以上,且渗透液最大的电导率仍小于200 μS/cm。以10%的硫酸溶液为料液,利用2个不同的膜组件进行了持续30 d的多效膜蒸馏过程稳定性实验研究,实验期间所用膜组件操作性能没有明显下降,没有观察到膜渗漏现象。     

MASS TRANSFER IN MEMBRANE ABSORPTIONDESORPTION OF AMMONIA FROM AMMONIA WATER

Hydrophobic membrane can provide fast mass transfer for absorption-desorption of gasesform liquid to absorbent.The removal of ammonia from ammonia water and absorption with dilutesulphuric acid was studied in a pilot plant with polypropylene hollow fiber column,The removalrate and influences of operation temperature,flow rate and concentration on mass transferperformances were discussed mathematically.Experimental results and computer calculation show thatthe ammonia removal rate is not affected by the feed concentration for a given system.Both partialand overall mass transfer coefficients vary along the axis of the fiber,and the mass transfer for themembrane process is controlled by membrane resistance.     

填料塔中氨水吸收二氧化碳的传质性能

在填料塔中对氨水吸收二氧化碳的传质性能进行了实验研究,测定了填料塔单位体积的有效传质面积aV,气相传质系数kG和体积总传质系数KGaV等,实验结果表明,随着气体流量增加,aV值略有上升,kGaV和kG值明显增大;体积总传质系数KGaV值也随着气体流量和氨水浓度的升高而增大。在总传质阻力中,气膜阻力所占比例相对较小,氨水吸收二氧化碳的过程主要受液膜阻力的控制。     

Performance of hollow fiber supported liquid membrane on the extraction of mercury(II) ions

The extraction and recovery or stripping of mercury ions from chloride media using microporous hydrophobic hollow fiber supported liquid membranes (HFSLM) has been studied. Tri-n-octylamine (TOA) dissolved in kerosene was used as an extractant. Sodium hydroxide was used as a stripping solution. The transport system was studied as a function of several variables: the concentration of hydrochloric acid in the feed solution, the concentration of TOA in the liquid membrane, the concentration of sodium hydroxide in the stripping solution, the concentration of mercury ions in the feed solution and the flow rates of both feed and stripping solutions. The results indicated that the maximum percentages of the extraction and recovery of mercury ions of 100% and 97% were achieved at the concentration of hydrochloric acid in the feed solution of 0.1 mol/l, the concentration of TOA at 3% v/v, the concentration of sodium hydroxide at 0.5 mol/l and the flow rates of the feed and stripping solutions of 100 ml/min. However, the concentration of mercury ions from 1–100 ppm in the feed solution had no effect on the percentages of extraction and recovery of mercury ions. Thus, these results have identified that the hollow fiber supported liquid membrane process has high efficiency on both the extraction and recovery of mercury (II) ions. Moreover, the mass transfer coefficients of the aqueous phase (k _i ) and membrane or organic phase (k _m ) were calculated. The mass transfer coefficients of the aqueous phase and organic phase are 0.42 and 1.67 cm/s, respectively. The mass transfer coefficient of the organic phase is higher than that of the aqueous phase. Therefore, the mass transfer controlling step is the diffusion of the mercury ions through the film layer between the feed solution and the liquid membrane.     

Membrane contactor for CO2 absorption applying amino-acid salt solutions

A novel composite solution based on amino-acid salt as a CO₂ absorbent was proposed. Coupling process of membrane contactor and the composite solution was investigated. The performance of the coupling was experimentally compared between the single and composite solution. Overall mass transfer coefficients were determined. Effects of various factors such as flow rates and operation temperatures on mass transfer of membrane contactor were studied. Comparison of prediction for overall mass transfer coefficients using a resistance in series model with experimental values was performed. Results show that, performance of the composite solution is evidently better than that of the single solution. The overall mass transfer coefficient with the composite solution is much higher than that with the single solution. Higher operation temperature can enhance mass transfer of membrane contactor. Operation parameters such as flow rates can promote mass transfer, but the promotion is limited. Enhancement of mass transfer relies essentially on chemical reaction. Model values are in good agreement with experimental ones.     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO₂脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质（接触角达到132°）,对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO₂的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO₂的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO₂的吸收;原料气中的CO₂对SO₂的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度（HTU）值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

旋流气液两相强化吸收CO2的传质性能

为强化二氧化碳的吸收过程,采用一类旋流逆向气液多级接触的方式,以NaOH溶液为吸收剂,研究其与大跨度浓度CO₂(2.5%～15%)接触反应的传质性能。分别探讨了吸收剂浓度、吸收剂流量、烟气CO₂浓度、烟气流量及反应温度对气相总体积传质系数(K_ga)的定量影响。结果表明,在实验条件下,其K_ga可达(4.53×10^-5)～(9.22×10^-5)kmol·m^-3·s^-1·kPa^-1。与双级直流喷雾和单级旋流喷雾相比,旋流逆向气液多级接触能够有效强化大跨度浓度CO₂的吸收过程。K_ga随吸收剂浓度、流量和反应温度的增加而增加,随CO₂浓度增加呈现先增加后减小(CO₂浓度大于5%)的非线性关系,随气体流量增加先增加后趋于稳定。     

硅橡胶复合膜用于含酚水溶液渗透萃取传质过程

以苯酚为模型污染物,以氢氧化钠溶液为萃取液,利用平板复合膜［聚二甲基硅氧烷（PDMS）/聚偏氟乙烯（PVDF）］构造渗透萃取体系,系统地研究了该体系渗透萃取含酚水溶液的传质过程与特性。探讨了料液与萃取液的浓度及流量、运行温度等操作条件及活性层厚度对渗透萃取传质性能的影响。结果表明,pH>13时,总传质系数K_ov不随萃取液流量及浓度变化而变化;苯酚的液膜传质系数kf与膜面流动Reynolds数Re^0.46呈正比,传质通量与温度符合Arrhenius方程。在苯酚初始浓度5.0～15.0 g•L^-1范围内,K_ov为定值。活性皮层厚度为4、6、8 μm的膜扩散传质系数分别为15.0×10^-7、9.9×10^-7及7.5×10^-7m•s^-1（323.2 K）,较均质膜提高了2～4倍。苯酚在复合膜中的传质仍属膜阻控制的传质。