旋转切向流强化管式膜微滤机理研究

首次设计出了旋转切向流管式膜分离器及其实验系统，通过理论研究和实验测试，系统地研究了旋转直线切向流和旋转圆弧切向流聚丙烯管式膜微滤的流场特征，揭示了旋转切向流强化膜微滤的机理。     

膜器结构对纳滤膜过滤性能的影响

旨在通过使用自行设计的平板式纳滤膜组件以及商品膜片进行实验,考察3种不同的膜器流道结构对纳滤膜过滤性能,如通量Jv、表观截留率Robs的影响.3种流道膜器系统(螺旋流道、蛇形流道、无绕流流道)的实验结果表明,在实验条件范围内、相同操作条件下,浓差极化程度对通量有很大的影响.由于二次流对浓差极化层的扰动作用,螺旋流道膜器的通量最大,蛇形流道膜器的次之,无绕流流道膜器的最小.当膜面错流为层流时,螺旋流道膜器的通量接近蛇形流道膜器的2倍;湍流时由于二次流扰动相对较弱,前者的通量约为后者的1.6倍.对于表观截留率而言,流道结构和通量对其影响均较大.层流时无绕流流道膜器对Mg2+的表观截留率最大,可达到94.2%,而螺旋流道膜器的表观截留率高于蛇形流道膜器的值;湍流时由于螺旋流道中二次流的影响减弱,蛇形流道膜器的Mg2+的表观截留率高于螺旋流道膜器的表观截留率,最大为97.1%.     

基于计算流体动力学的陶瓷膜过滤过程模拟研究进展

陶瓷膜过滤技术具有经济高效、过滤稳定、环境适应性强等优势,在水处理、气体过滤、化工、医药及食品生产等众多领域有着广泛应用,并且在分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等生产工艺过程中展现出巨大潜力.然而,在过滤过程中,原料中的有机物、无机盐、胶体粒子和污泥絮体等物质在膜表面或膜孔中的吸附和沉积作用会导致膜污染.膜污染是阻碍陶瓷膜过滤技术发展的主要问题之一.通过计算流体动力学(CFD)模拟仿真对陶瓷膜过滤过程的渗透机理、膜污染机理及浓差极化机理等进行探讨是一种经济有效的研究方法.现已经能通过CFD控制方程和压降模型、颗粒运动模型、颗粒沉积模型、传质模型及串联阻力模型等CFD模型对陶瓷膜过滤过程的渗透、膜污染及浓差极化等现象进行模拟和预测;通过对仿真结果的分析讨论,加深对膜过滤过程的机理研究.此外,研究者们通过CFD数值模拟,研究陶瓷膜元件和膜组件结构、过滤工艺参数以及过滤器结构等参数对陶瓷膜过滤性能的影响规律,并进行参数优化,来提高陶瓷膜过滤性能,如降低污染速率、提高过滤效率、延长膜清洗周期和膜使用寿命等.本文介绍了CFD技术的原理和优势;评述了CFD技术在陶瓷膜及膜组件结构优化和过滤过程中膜污染的研究进展;讨论了在膜污染过程的模拟中所用到的相关CFD模型;重点分析了陶瓷膜过滤过程中的膜结构、操作参数和过滤器结构等工艺参数对陶瓷膜内部压力分布、浓差极化、渗透速度及流场分布等流体特性的影响规律.最后展望了陶瓷膜过滤过程CFD模拟仿真的发展趋势.     

超声在陶瓷膜过滤氧化铝悬浮体系中的应用

超声技术可有助于控制膜污染的形成,采用超声波辅助陶瓷膜过滤氧化铝悬浮液体系,考察超声在不同颗粒的粒径、浓度以及膜过滤操作压力下对膜过程的影响规律,以及超声功率、超声方式等对膜过滤过程的影响;分析了超声波对强化颗粒体系过滤的机理.结果表明,超声可使陶瓷膜微滤通量提高10%左右,且对粒径大的颗粒体系影响增大;合适的超声功率为8 W,连续超声对通量的提高率大于间歇超声.     

盐浓度对陶瓷膜过滤过程的影响

陶瓷膜应用过程中常涉及到合盐体系,盐浓度对过滤过程影响显著.考察不同温度下,不同浓度氯化钠水溶液的陶瓷膜过滤过程.实验结果表明,盐浓度对膜渗透通量影响明显,不同孔径的陶瓷膜过滤通量与盐浓度的变化关系相同;将氯化钠溶液黏度随温度和浓度的经验关系式引入Da:rcy方程中,计算结果表明,盐溶液的黏度是影响膜渗透通量的主要原因,计算值与实验值吻合较好,误差在10%以内.     

一体式陶瓷膜反应器在对硝基苯酚催化加氢中的应用

设计了液固一体式陶瓷膜反应器,开展对硝基苯酚加氢过程的研究,着重考察了不同膜组件对加氢反应和膜过滤的影响,并对一体式反应器的反应分离性能进行了研究.结果表明,膜组件的引入都会增加纳米镍催化剂的吸附,使加氢速率降低,其中水平膜组件使加氢速率下降了36.4%,影响最大.L型膜组件的渗透性能最高,且对加氢速率的影响较小.一体式陶瓷膜反应器中催化加氢速率的衰减程度小于分置式膜反应器,随着催化剂套用次数的增加,膜处理能力先明显下降后趋于平缓.     

碳酸钙形貌对陶瓷膜过滤性能的影响

陶瓷膜进行超细粉体的固液分离时,粉体性质对膜分离性能影响显著.本文通过控制沉淀反应条件,获得了球形、棒状、方形等不同形貌的碳酸钙超细粉体;采用陶瓷膜过滤碳酸钙悬浮液,得到膜孔径与碳酸钙粉体粒径、形貌的匹配关系,球形粉体的膜渗透通量最高,棒状束粉体居中,方形粉体的膜渗透通量最小;膜孔径越大,粉体形貌对通量的影响越大;粉体粒径与膜孔径比值增大,膜通量增大.     

某厂生活污水站出水用UF膜过滤的污染试验研究

对UF膜处理某厂生活污水出水时膜污染的机理进行了研究．实验结果表明，在膜过滤过程中，沉积层的形成是膜污染的主要来源．压力越大，沉积阻力所占总阻力比例越大．投加混凝剂后沉积阻力所占总阻力比例下降．同时，过滤总阻力也显著减小．膜过滤原水初期，膜污染过程不受堵塞的控制．膜过滤原水过程符合沉积过滤定律．混凝后膜过滤初期，截留分子量为3万的UF膜污染过程不受堵塞的控制，而10万和14万UF膜过滤混凝出水初期时膜污染过程虽然受堵塞的控制，但时间很短，混凝后膜过滤过程主要受沉积层的控制．     

预处理对陶瓷膜过滤中药模拟溶液的影响

探讨预处理对中药模拟溶液膜过滤过程的影响.通过不同的预处理,以淀粉模拟体系为研究对象,以膜通量、淀粉截留率和指标性成分的转移率为考察因素,通过对不同预处理条件下结果的分析比较,确定出最佳的膜前预处理条件.结果表明,调节pH=9时膜通量最大,而且淀粉去除率较高,指标性成分的转移率相对也较高,为最佳预处理方法.通过对淀粉模拟体系预处理后膜过程的研究,对于淀粉类物质膜污染机理的研究具有重要的意义.     

陶瓷膜过滤牛初乳过程的污染阻力分析

考察了孔径对膜过滤牛初乳过程的影响，分析了孔径为0.2,0.5,0．8μm膜过滤阻力的形成及其对渗透通量和蛋白截留率的影响，认为对孔径为0.2μm膜，其污染是由浓差极化阻力和凝胶层阻力共同作用所致，而对于0．5、0．8μm两种孔径的陶瓷膜则是浓差极化阻力占主导地位的污染．对蛋白截留率进行模型预测，预测结果与实测结果较为一致、实验过程中3种孔径的膜对细菌的截留率都几乎达100％。     

旋转切向流管式膜微滤渗透通量模型研究

推导出了旋转切向流管式膜微滤的过滤渗透速度和膜通量的理论表达式 .实验和计算结果表明了模型的有效性     

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的膜污染机理研究

试验研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水的膜污染机理.分析了膜阻力分布情况和膜污染速率及稳定运行时膜过滤阻力随运行时间变化的阻力模型.结果表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受泥饼层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段.经过146天的运行,膜污染较轻,过滤阻力随时间增大的速率非常缓慢,并在一定膜转速下,过滤阻力保持不变.证实了系统由双轴旋转膜组件形成的湍流可削弱膜表面的浓差极化及泥饼层的形成,从而有效地控制膜污染.     

中空纤维膜双向流(TWF)分离技术的研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,对比考察了双向流膜过滤工艺与普通膜过滤工艺.结果表明,中空纤维膜上下入口的周期性切换使得双向流工艺在过滤的同时进行冲刷清洗,大大提高了过滤效率以及膜的耐污染性.清洗实验同样表明,与普通过滤工艺相比,双向流工艺中膜污染后更易清洗,膜通量基本恢复.若干工程实例表明,双向流技术已得到广泛的应用并将对膜工艺优化设计产生重要的影响.     

太阳能膜蒸馏淡化水系统研究进展

在能源紧张和水资源匮乏的时代背景下,利用太阳能驱动膜蒸馏系统来淡化海水和苦咸水成为一项重要的水处理技术.为了提高膜蒸馏通量,使用了旋转切向入流的方式来强化传质过程,并对其作了深入的数值模拟和机理研究.在空气隙膜组件结构上做了进一步的改进,其通量与原有膜组件通量接近,但易于加工制作和可多种方式组合使用.为提高太阳能热水系统的性能,开展了集热器性能的实验研究,并应用FLUENT软件对全玻璃真空管集热系统进行三维数值模拟计算.太阳能膜蒸馏的实验表明在呼和浩特夏季,完全可以利用太阳能驱动膜蒸馏系统全天工作.     

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.     

粉末活性炭-硅藻土生物强化动态膜反应器的过滤性能

将粉末活性炭-硅藻土生物强化动态膜反应器用于处理低浊地表水源.研究结果表明:本工艺具有运行通量大、有机物去除率高、动态膜的过滤阻力较小的特点,过滤过程可以用标准过滤模型来描述.通过电镜观察得到动态膜是由滤饼层、凝胶层和滤网组成,凝胶层紧贴在滤网表面,由硅藻土、活性炭颗粒和微生物代谢物组成,凝胶层的存在有利于动态膜自生时...     

旋转切向入流对膜蒸馏通量的影响

研究了三向旋转切向入流对膜蒸馏的通量的影响,其中讨论了喷嘴形状、进水管与所在圆周中心距离、喷嘴前端距膜面距离、喷嘴与热容腔半径方向之间夹角、喷嘴与进水管之间夹角等膜组件结构参数对膜通量的影响.实验结果发现,可以通过调节这些参数来改变膜通量.     

膜蒸馏淡化处理油田高含盐废水的实验研究

采用减压膜蒸馏技术处理油田高含盐废水，研究了真空度、废水温度、流量以及废水含盐量对膜通量与截留率的影响。实验结果表明：随着膜下游真空度增加，膜通量先缓慢增大，当真空度超过某一临界值后，膜通量急剧增加；废水温度增加，膜通量增大，且真空度越高，膜通量随温度变化的曲线越陡；提高废水流量可增大膜通量；随着废水含盐量增加，膜通量减小，当废水含盐量大于220g／L时，馏出液电导率明显增加，但各次实验的截留率仍然接近100％，表明实验用聚丙烯中空纤维膜具有很好的疏水性。