新型中空纤维空气隙式膜蒸馏用于海水淡化

利用自制的添加隔热管状隔网并呈螺旋缠绕结构编排的中空纤维膜组件进行了空气隙式膜蒸馏(AGMD)海水淡化过程性能研究, 实验以模拟标准海水(质量分数3.5%, 总溶解性固体含量35000 mg·L^-1)为热料液进水, 考察了热料液进水温度、热料液流量、冷凝液进水温度和冷凝液流量对膜通量、造水比和热效率的影响。结果表明, 随着热料液进水温度增加, 膜通量、造水比和热效率均增加;冷凝液进水温度增加, 膜通量下降而造水比和热效率增加;热料液流量增加, 膜通量上升而造水比和热效率明显下降;冷凝液进水流量对膜蒸馏过程性能影响较小。实验过程中产水TDS始终保持在3.0 mg·L^-1以下, 相应的离子去除率高于99.99%, 膜通量、造水比和热效率最高可分别达5.87 L·m^-2·h^-1、5.37和0.943。研究表明, 引入清洁能源取代传统电加热驱动热源将进一步突出膜蒸馏技术的实际应用潜力。     

太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化技术研究进展

关注了一种以太阳能为驱动热源,基于空气隙膜蒸馏过程的新型海水淡化技术(SP-AGMD),介绍了该技术涉及的膜组件和太阳能集热装置的材质、形式、特点和研究概况,并对比分析了各种膜组件和太阳能集热装置的优势及存在的不足,对国内外的最新研究进展作了重点讨论。将太阳能引入膜蒸馏海水淡化过程大大降低了能耗,有效避免了二次污染而且最大程度节约了运行费用。认为该技术尚处于实验室研究和小型示范阶段,将膜组件与太阳能集热装置更加高效的耦合,进一步降低系统总能耗将是太阳能空气隙膜蒸馏领域的重要方向。     

高硅去除率电去离子技术制备高纯水的研究

将BM引入到CEDI中,构建了BMEDI装置,研究其对弱电解质硅去除的改进效果,并将其与CEDI进行对比考察。结果表明,以一级RO水为进水,在膜堆电流低于0.08A时,BMEDI在产水水质上稍优于CEDI且其膜堆电阻较CEDI更低。进一步以人工添加进水Si含量的方式对BMEDI与CEDI进行考察,在进水Si的质量浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0 mg/L条件下,BMEDI的产水水质和除Si效果均优于CEDI;在上述的进水条件下继续运行25 h,当进水Si的质量浓度为1.5 mg/L时BMEDI的Si去除率和产水电阻率分别达到94.65%和15.0 MΩ·cm,而CEDI则已下降至61.25%和10MΩ·cm。研究表明BMEDI能够适应较高的原水Si含量而稳定制取高纯水,对工业及实验室超纯水的制备具有应用前景。     

中空纤维空气隙式膜蒸馏海水淡化过程的性能模拟与优化

利用响应曲面法(RSM),以模拟标准海水(质量分数3.5%)为进水对中空纤维空气隙式膜蒸馏(AGMD-HF)海水淡化过程的影响因子和膜通量指标进行了模拟优化。通过面向中心复合设计法(CCD)实现了基于热料液进水温度、冷凝液进水温度和料液流量的实验优化设计,并建立了响应值与影响因子之间的二次多项式回归模型。方差分析(ANOVA)、RSM分析及实验响应值与预测值的对比验证了该模型对影响因子和膜通量模拟优化的可信度。进一步地,通过期望函数的引入确定了各影响因子最佳水平,并利用太阳能加热驱动过程实验进行验证。结果表明,ANOVA的决定系数R²达到0.986,p值则低于0.0001;实验膜通量与预测值平均误差仅为6.95%,产水电导率始终保持在10 μS·cm^-1以下,脱盐率稳定在99.99%以上;最佳影响因子水平分别为83.5℃、13.2℃和60.2 L·h^-1,在此条件下太阳能加热驱动过程膜通量达到6.47 L·m^-2·h^-1。该实验不仅为潜在可行的规模放大过程提供了可参照的操作参数,而且表明将太阳能引入AGMD-HF海水淡化过程具有很强的实际应用潜力。     

浓海水处理及综合利用技术的新进展

对海水淡化过程产生的浓海水进行再脱盐,可进一步提高淡水回收率,并有效避免优质化学资源的浪费和对海洋生态环境的污染。本文介绍了多效蒸馏、共晶冷冻结晶、电渗析、膜蒸馏、膜结晶等浓海水再脱盐技术的原理、特点、应用实例和新进展,并对比分析了各种技术的优势和存在的不足,对基于多种热膜集成过程的浓海水“零排放”和综合利用技术进展作了重点讨论。最后指出,除相对成熟的多效蒸馏法和电渗析法外,其他多数浓海水再脱盐技术仍处于实验研究阶段,将反渗透与可再生能源驱动的膜蒸馏技术进行耦合发展高效盐化工将是浓海水处理领域的重要方向。