膜蒸馏过程中的膜污染研究

考察了膜蒸馏用于脱盐时膜的污染情况,分析了不同无机盐对疏水膜的具体影响。未处理的苦咸水含有难溶无机盐,膜蒸馏过程中膜表面会出现沉积物。沉积物会破坏膜的疏水性影响渗透液的质量,同时影响膜蒸馏传递过程,降低渗透通量。在无机盐浓度较低时,通过料液预处理剔除不溶物可以有效防止沉积物的出现。     

膜蒸馏污染研究

用膜蒸馏处理含有无机盐的溶液时 ,膜表面会出现盐结晶 ,从而影响膜蒸馏传递过程降低膜渗透通量。本实验研究了无机盐所形成的膜污染对膜渗透通量的影响 ,在无机盐浓度较低时 ,膜污染很小 ;当溶液盐浓度很高时 ,对于NaCl溶液而言达到 2 5 %左右时 ,膜污染急速产生 ,认为改善流体流态可以有效防止膜污染的出现     

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2.h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2.h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

膜蒸馏过程传递机理研究进展(Ⅲ)真空膜蒸馏

真空膜蒸馏以其独特的优点而受到越来越广泛的关注,其可应用范围也变得越来越广.对近20年来国内外在真空膜蒸馏方面的研究工作进行了综述,评述了该过程传热传质机理实验研究、理论分析和过程模拟方面的主要研究成果;分析了过程的影响因素(真空度、膜的形态结构、进料温度、进料流速、进料浓度)和临界操作条件对过程的影响.认为有价值的研究工作为膜结构参数的选取、膜组件的优化、膜污染临界操作条件的确定方法和防止膜污染发生的自动控制模型的建立等,力图能为工业应用提供理论指导.     

XDLVO理论解析膜蒸馏回收离子液体过程中的膜污染研究

应用XDLVO(Extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)理论定量解析了真空膜蒸馏(VMD)回收离子液体水溶液过程中的膜污染行为.通过XDLVO理论,计算了聚四氟乙烯(PTFE)膜与3种不同离子液体如1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐([Bmim][MeSO_3])、1-己基-3-甲基咪唑氯盐([Hmim]Cl)之间的相互作用能,分析了3种相互作用能[范德华能(LW)、静电作用能(EL)、极性作用能(AB)]在膜污染形成过程中的贡献.结果表明,LW和EL作用能均为正值,表现为排斥作用;AB作用能为负值,表现为吸引作用,且AB作用能是引起膜污染的主要作用能.此外,3种离子液体引起膜污染的难易程度为[Hmim]Cl[Bmim][MeSO_3][Bmim]Cl.界面相互作用能与膜污染程度相关性分析表明,XDLVO理论可以合理预测不同离子液体的膜污染行为.基于污染实验和计算结果,采用间歇式浓缩方式,发现PTFE膜可将质量分数20%的[Bmim]Cl水溶液浓缩至86.2%,[Bmim]Cl截留率稳定在99.9%以上,[Bmim]Cl总回收率可达99.98%.     

真空膜蒸馏过程的流体力学模拟

利用计算流体力学(CFD)技术成功建立了真空膜蒸馏(VMD)过程中空纤维膜的三维传热和传质模型,并通过实验数据进行了验证.评估了操作条件对VMD性能的影响,讨论了温度、传热系数、热通量、膜通量、温度极化系数和总热效率沿着纤维长度的变化规律.研究发现,VMD中传质主要受料液热边界层内的传热控制,传热阻力主要存在于进料侧.较高的料液进口温度可以增大平均膜通量和总热效率,但温度极化现象更显著.提高料液流速有助于获得更高的跨膜通量,但会使总热效率减小.当料液流速低于0.7 m/s时,温度极化系数先减小随后增大,但若料液流速高于0.7 m/s,则呈现持续减小的趋势.透过侧绝对压力减小会提高传质推动力,进而提高膜通量和热效率,但真空泵的能耗会升高.     

真空膜蒸馏过程CFD模拟及膜组件设计

利用计算流体力学模拟软件对真空膜蒸馏过程进行模拟计算.通过自行编写UDF对实验结果进行验证,模拟结果表明,在不同进料温度、进料流量以及渗透侧真空度的影响下,模拟值与实验值均高度吻合,编写的UDF可用于膜组件放大化模拟.对平板真空膜蒸馏组件进行放大设计后模拟发现,当有效过滤面积为0.25 m~2时,平板膜组件最佳长宽比为1∶2,组件内通道高度为7.5 mm,此时渗透通量为6.08 kg/(m~2·h);通过在组件内部增加隔板以加快料液互相渗透,模拟结果表明,隔板最佳高度为3 mm,隔板间距为40 mm,优化后的膜组件渗透通量达到了6.53 kg/(m~2·h),相比初始膜组件提高了10.3%.     

PVDF螺旋卷式膜组件制备及真空膜蒸馏性能研究

真空膜蒸馏工艺作为一种具有良好应用前景的膜蒸馏操作方式得到了广泛的研究.当前常用于真空膜蒸馏研究的膜组件包括平板式、管式和中空纤维式.尝试制备了一种用于真空膜蒸馏的螺旋卷式膜组件,通过试验对自制组件的性能进行了研究,证实了卷式膜组件真空膜蒸馏操作的可行性.在真空度为-0.092 MPa,温度为67.7℃的操作条件下,得到了10.43 kg/(m2·h)的通量.通过试验比较了所制备卷式膜的通量与膜材料本底通量的差别,并对所存在的问题进行了分析.     

整体非对称性PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏中的应用

采用乙醇与次氯酸钠溶液去除商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜中的亲水性物质,从而恢复PVDF膜材料本征的疏水性,并将疏水膜应用于真空膜蒸馏(VMD)脱盐试验中。在进料温度为70℃,进料流量为120L/h,真空度为-90kPa的操作条件下考察了次氯酸钠溶液浓度,pH值,温度对PVDF中空纤维膜在真空膜蒸馏海水淡化中的处理效果。结果表明:次氯酸钠浓度为8000mg/L,pH为11,温度为45℃时,处理效果最优,并将最优条件下处理所得中空纤维膜应用在真空膜蒸馏稳定性实验中,在200h的运行过程中,通量稳定在5~6kg/m2·h,同时脱盐率可稳定在99.9%。     

XDLVO理论解析有机物在膜蒸馏过程中的膜污染行为机制

采用XDLVO(Extended Derjagu-Landau-Verwey-Overbeek)理论对商用微孔疏水膜(PVDF膜)与自制超疏水膜(SH-PVDF膜)在膜蒸馏(MD)处理高盐有机(腐殖酸(HA)、海藻酸钠(SA))废水过程中的膜污染行为机制进行定量解析,评价不同界面相互作用能(范德华(LW)作用能、静电(EL)作用能、路易斯酸碱(AB)作用能)对膜污染的影响程度,并采用气隙式膜蒸馏(AGMD)进行对比验证.结果表明：LW与EL作用能为正值,AB作用能为负值且在几种作用能中起主导作用、导致总界面相互作用能为负值,污染物与膜界面间表现为吸引作用,说明所考察的几种有机物都会对2种膜材料产生一定程度的污染;膜的受污染程度与膜和污染物的极性性质有关;对于同一种污染物,PVDF膜更容易受到污染;对于同一种膜而言,HA比SA更容易造成膜污染;另外,Ca²⁺的加入会加重膜污染.AGMD运行实验与计算结果一致,表明XDLVO理论对于有机物在膜蒸馏过程中的膜污染行为解析具有指导意义.     

高浓度NaCl溶液真空膜蒸馏传递阻力分布的研究

对纯水体系以及NaCl溶液浓缩过程中真空膜蒸馏传递阻力的分布进行了研究,考察了操作条件对传递阻力分布的影响,分析了传递阻力在浓缩过程的变化原因.结果表明:在纯水体系下,温度和膜表面流速对膜阻力影响较小,其值在162~164.7(Pa·h·m2)/kg范围内变化;边界层阻力受操作条件影响较大,较低的流量和较高的料液温度导致较高的边界层阻力.在NaCl溶液浓缩过程中,渗透通量随浓缩时间起先呈缓慢下降趋势,传递阻力以边界层阻力和膜阻力为主,当料液浓度超过临界值时,渗透通量发生骤降,污染层阻力骤升,膜表面发生结晶污染.但利用清水冲洗受污染膜后,渗透通量恢复率95%左右.因此,控制浓缩终点的浓度低于临界点浓度将有效避免膜污染的形成.     

基于真空膜蒸馏的空调除湿溶液再生实验研究

为解决传统填料塔式溶液再生方法热效率低、受环境影响大、存在飘液等问题,本文提出一种基于真空膜蒸馏的溶液再生方法.通过实验和模拟研究了溶液温度、流速、质量分数以及系统真空度对膜通量、热效率、跨膜传质系数、截留率的影响.结果表明:膜通量随溶液温度、流速、系统真空度的升高而增加,随溶液质量分数的升高而急剧下降,膜通量实验值与...     

真空膜蒸馏再生MDEA富液实验研究及节能分析

为了研究真空膜蒸馏法MDEA富液再生实验所需的最佳操作参数,采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件对MDEA富液进行再生实验研究,引用分离因子分析H2S的分离效果,研究温度、真空度、HS-的浓度对膜通量及分离因子的影响;将再生率与分离因子一起作为研究对象,确定最佳再生温度、真空度.实验结果表明:分离因子随着温度、真空度增大而减小,HS-浓度对分离因子影响不大;最佳再生温度为55~60℃,最佳真空度为20kPa.     

乙醇水溶液真空膜蒸馏分离过程的模拟分析

真空膜蒸馏技术可用于分离水溶液中的有机挥发性化合物(VOCs),是一种治理遭受VOCs污染工业废水的新方法.对低浓度乙醇水溶液二元体系下的真空膜蒸馏过程展开了模拟分析,膜内的传质按Knudsen扩散原理考虑,界面上的平衡关系按Van Laar活度系数法给出.模拟结果表明:过程的操作参数对分离效率有较大的影响,进口温度、料液流量、浓度和真空度增加,膜通量将增加;分离因子随进口温度、真空度、浓度增加而减少,料液流量对分离因子影响与真空侧流动形式有关.真空侧流动形式对分离因子有一定的影响,并流条件下,分离因子最大.     

真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统设计与实验

为探索真空膜蒸馏纤维膜组件在干燥领域的新型利用方式,本文针对种子等热敏性物料,设计并搭建了真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统,分析了系统蒸汽流量和热效率的变化规律,在此基础上选取朝天椒辣椒籽作为典型热敏性物料进行干燥品质的实验研究,探索新型干燥工艺的使用场景.研究结果表明:新型干燥系统传热传质性能与真空膜组件相近,随进料温度...     

真空蒸馏脱硒的研究

本从理论上分析了真空蒸馏脱Se的影响因素时间和温度，并通过实验给予验证，提出了最佳条件，对工业采用真空蒸馏脱出含Se物料中的Se具有一定的指导性。     

真空蒸馏脱硒的研究

本文从理论上分析了真空蒸馏脱Se的影响因素时间和温度,并通过实验给予验证,提出了最佳条件,对工业采用真空蒸馏脱出含Se物料中的Se具有一定的指导性。     

铅锑合金的真空蒸馏实验研究

回收利用铅、锑冶炼和消费过程中产生的铅锑合金意义重大。本文计算了923~1373 K温度范围内纯铅和纯锑的饱和蒸气压、锑的分离系数和气液相平衡成分图,从热力学上分析了铅锑合金真空蒸馏分离的可行性。计算结果表明:铅、锑能够通过真空蒸馏实现较好分离。进一步实验研究了蒸馏温度、时间以及不同成分Pb-Sb合金真空分离效果。实验结果表明:在973 K,蒸馏时间30 min,炉内压强5~10 Pa条件下对合金进行真空分离,气相中富集57.44%的锑,液相中得到88.82%的粗铅。     

膜蒸馏海水淡化研究

研制了聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,并用减压膜蒸馏技术进行了海水淡化实验室试验及中间试验．海水温度在５５℃,经一次过程,脱盐率大于９９．７%,膜通量大于５ｋｇ/(ｍ２·ｈ)．试验数据表明,微孔膜的孔径与孔隙率,以及膜组件和膜装置的结构设计对膜蒸馏过程有重大影响．同时,研究了海水温度、真空度、流量等因素对膜蒸馏过程的作用．     

膜蒸馏传质强化研究

以纯水和ＮａＣｌ水溶液为实验物系,采用聚丙烯中空纤维微孔膜分别进行了渗透膜蒸馏、纯水介质膜蒸馏和盐水强化膜蒸馏实验研究,考察了盐水浓度和操作温度对膜蒸馏传质通量和热效率的影响,并对３种形式膜蒸馏的实验数据进行了对比．结果表明,盐水强化措施可以有效地提高膜蒸馏传质通量,并使过程的热效率显著提高．