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.     

真空膜蒸馏中的膜污染研究

用场发射扫描电子显微镜(FESEM)结合能谱分析(EDS)表征真空膜蒸馏过程中的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的污染情况。膜污染物是含Na、Cl、Si、Mn、Fe、Cu和Zn等元素的混合物,各元素分布密度从膜外侧向内侧为递减趋势。据此确定的清洗方案为:在45℃、pH 2~3的稀盐酸溶液中浸泡2h,然后在45℃、5000ppm的次氯酸钠水溶液中清洗2h,最后在45℃下进行烘干来恢复PVDF中空纤维膜的稳定性能,并反复多次清洗和多次进行VMD稳定实验。结果表明:按此清洗方案以间隔20h清洗一次的频率进行膜蒸馏系统的维护,可以使膜蒸馏系统长期稳定运行。     

溴水的膜吸收性能研究

研究了溴水的膜吸收分离性能,并采用回归正交试验设计方法优化溴水膜吸收工艺条件.以NaOH溶液作为吸收剂,采用PVDF中空纤维膜,研究了吸收时间、溴水温度、吸收液浓度及其流速等操作条件对溴水膜吸收性能的影响.结果表明:溴的吸收率随吸收时间的增加而增大,溴水膜吸收过程进料温度与传质系数之间符合阿伦尼斯关系.吸收液侧NaOH的浓度从0.003 mol/L增加至0.01 mol/L时,传质系数从4.75×10-4 cm/s增至6.02×10-4cm/s,对应的膜通量从2.4×10-3 kg/(m2·h)增至3×10-3 kg/(m2·h).吸收液的流体动力学条件对于溴水膜吸收过程通量无显著影响.采用回归正交试验确定的PVDF膜溴水膜吸收分离最佳工艺为:当NaOH吸收溶液浓度为0.01 mol/L,流量为2 L/h时,浓度为220 mg/L的溴水在进料温度为50℃、进料流速为22.24 cm/s的条件下,膜吸收通量达到6.17×10-3kg/(m2·h).     

能量回收式膜蒸馏组件的设计和性能

针对膜蒸馏过程热效率低、耗能高的问题,设计了新型能量回收式膜蒸馏组件,其特点是膜蒸馏组件由中空纤维膜、换热管和隔网组成,通过换热管回收膜蒸馏过程的能量,通过隔网将中空纤维膜和换热管隔开,减少了膜蒸馏过程中热传导传递的热量,采用新型能量回收式膜蒸馏组件对质量分数3.0%的氯化钠溶液进行浓缩实验,考察膜管比例、组件长度以及空气隙宽度对膜蒸馏过程膜通量、造水比和热效率影响.实验结果表明,在原料液进料温度T1为40.0℃,T3为90.0℃,流量为10.0L/h,气隙间隙为0.5mm,换热管根数Nd/中空纤维膜根数Nm为2∶1时,膜通量为3.1kg/(m2·h),造水比为4.3,热效率为85%.     

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.     

减压膜蒸馏分离含Cr(VI)水溶液的实验研究

采用标称孔径为 0 .2 2 μm的聚偏氟乙烯微孔膜 ,对减压膜蒸馏法分离Cr(VI)水溶液进行了实验研究 ,探讨了进料浓度和pH值对膜分离性能的影响 .得到的最佳工艺条件为 :冷侧真空度 0 .0 96MPa、进料温度 6 0℃、进料流速 6 0L/h .在该工艺条件下膜具有良好的分离性能 ,此时 ,膜通量为 34.52kg/ (m2 ·h) ,截留率为 99.2 5% .结果表明 ,Cr(VI)水溶液经减压膜蒸馏技术处理后 ,能达到 0 .5mg/L的国家Cr(VI)控制浓度排放标准 .     

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.     

超声波-减压膜蒸馏组合技术处理甲基橙溶液的研究

将超声波与减压膜蒸馏技术相结合,采用聚丙烯(PP)中空纤维膜,研究了超声波促进作用下减压膜蒸馏法处理高浓度甲基橙溶液的分离性能.实验结果表明,超声波有利于减轻减压膜蒸馏过程的膜污染,提高分离性能;进料甲基橙溶液浓度600 mg/L时,超声波提高减压膜蒸馏过程的膜通量达44.87%;同时,超声波-减压膜蒸馏组合技术较减压膜蒸馏过程有更大的COD去除率.     

聚偏氟乙烯膜的改性及应用

运用溶胶-凝胶法在标准聚偏氟乙烯(PVDF)膜上构筑了(二氧化钛)TiO_2膜,然后在硬脂酸-丙酮溶液中浸泡改性,结果制得的膜呈现良好的疏水性能,最后通过一系列实验确定了改性的最优方案。同时把改性后的膜运用到膜蒸馏装置中运行,得到了膜装置运行的最优条件为:料液(NaCl溶液)浓度为15g/L,料液温度为50℃、流量为5L/h。在此条件下进行膜蒸馏的脱盐实验,结果脱盐率达到90%以上。     

硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜制备与膜蒸馏性能研究

采用溶液涂覆-固化法制备了硅橡胶/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维复合膜,实验研究了涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响。初步探讨了复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏(MD)性能的稳定性。结果表明,利用溶液涂覆-固化的方法,涂覆3次可制得均匀、稳定的复合膜,膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20min发生亲水化泄漏;该复合膜在连续2h持续运行实验内,膜蒸馏通量保持在约36.6kg/(m~2·h),产水电导率约为16.0μS/cm。     

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%。     

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.     

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.     

膜蒸馏用抗污染PVDF复合膜的制备与研究

提高膜表面的疏水化及液体进入压力(LEP)是减缓膜蒸馏过程中膜污染问题的有效策略.以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,采用浸渍涂覆-固化法将乳液组装到PVDF膜表面,制备了具有抗污染性能的复合膜.探究了涂覆时间对膜的形貌及性能的影响,并考察了复合膜的抗污染和抗结垢性能.结果表明,当涂覆时间为20 min时,复合膜的水接触角达到115°,LEP达到0.75 MPa.在DCMD浓缩实验中,复合膜在分别处理质量分数3.5%NaCl、质量浓度50 mg/L的HA和14.7 mmo/L CaSO₄水溶液时,膜通量稳定,冷凝液电导率保持在10μS/cm以内,表现出优异的抗污染和抗结垢性能.此外,考察了中空纤维复合膜的稳定性.结果表明,复合膜在浓缩质量分数3.5%NaCl水溶液时,膜通量为16 kg/(m²·h),冷凝液电导率保持在15μS/cm以内,表现出良好的长期稳定性能.     

中空纤维膜接触器用于柠檬酸盐溶液吸收模拟烟气中SO2的研究

采用中空纤维膜接触器对柠檬酸盐溶液吸收模拟烟气中SO2的行为进行了研究.考察了柠檬酸盐溶液浓度、溶液pH值对膜吸收效果的影响,对比了不同中空纤维膜材料的吸收效果,考察了吸收液中硫酸根的生成情况.研究结果表明:增大柠檬酸盐浓度有利于提高SO2的吸收速率和容量;吸收液pH值越高,吸收效果越好;疏水性中空纤维膜吸收效果优于亲水性膜;吸收液中硫酸根离子浓度随时间基本呈线性增加,增加的速率约为0.192 g/(L.h).     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

PVDF/PI阳离子交换膜的制备及脱盐性能

通过浸没沉淀相转化的方法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚酰亚胺(PI)共混膜,使用4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸与三乙胺(DASD-TEA)溶液修饰共混膜表面,制备出PVDF/PI阳离子交换膜.探究了DASD-TEA溶液的浸泡时间、浸泡温度、DASD浓度与PI的浓度对PVDF/PI阳离子交换膜脱盐率的影响,得出最优的铸膜液配比为质量分数19.0的PVDF、1.0%的PI和80.0%的N,N-二甲基甲酰胺(DMF);最佳的DASD-TEA溶液修饰条件为质量分数0.03%的DASD,浸泡时间为10.0 min,浸泡温度为50.0℃.最佳条件下,PVDF/PI阳离子交换膜的离子交换容量为0.32 mmol/g,含水率为38.6%,纯水渗透率为500 L/(m~2·h·MPa),接触角为81.9°,膜面电阻为2.96Ω·cm~2.采用3组膜对的电渗析装置在电压4 V和流量40 L/h下对2 000 mg/L的NaCl溶液进行了120 min的脱盐实验,PVDF/PI阳离子交换膜的脱盐率为商品化阳离子交换膜的1.33倍,其脱盐性能高于商品化阳离子交换膜.     

膜蒸馏法处理催化剂废水的试验研究

利用自制的能量回收式气隙膜蒸馏组件处理催化剂废水,针对废水水质特点采用"加碱除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸"的预处理工艺,预处理后废水中Ca2+、Mg2+浓度均小于5.0mg/L;利用正交试验方法对操作条件进行优化设计,结果表明流量Q为50L/h,进料温度T1为25℃,T3为90℃时,此时膜通量最大为4.85kg/(m2·h);流量为20L/h,进料温度T1为55℃,T3为90℃时,造水比最大为6.35;对废水经过20h的试验,废水回收率为87%,而膜通量下降缓慢,产水TDS最大为18.4mg/L,截留率大于99.9%.     

中空纤维膜负载纳米MnO_2制备微催化装置

在超声辐射条件下利用液相沉淀法制备纳米MnO2催化剂,利用浸渍法将MnO2负载到聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜上,得到MnO2/PVDF中空纤维膜复合物,在室温下吸附降解甲醛。结果表明,所制得纳米MnO2为γ晶型,粒径约160nm,MnO2颗粒负载于中空纤维膜表面和内部,分布较为均匀,复合物对甲醛具有更好的净化效果,初始甲醛溶液的浓度为8.2mg/L时,12d后甲醛浓度降低了7.9mg/L。当初始甲醛溶液浓度在5.2mg/L到24.6mg/L范围内时,随着初始甲醛溶液浓度的增大,单位时间内去除甲醛量逐渐增大。     

气隙式膜蒸馏法浓缩氢氧化钠溶液的实验研究

利用能量回收气隙式膜蒸馏组件浓缩氢氧化钠溶液,研究了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响.结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T_3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低.当料液浓度为110g/L,进料温度T_1为40.0℃,T_3为95.0℃、流量为15L/h时,膜通量为6.3kg/(m~2·h),造水比为5.1,截留率可达99.9%.