杨兰[1]2001年在《膜蒸馏用膜的制备及膜渗透性能评价研究》文中研究说明膜蒸馏是一新型的膜分离技术。它利用高分子膜的微孔性、疏水性来实现水的纯化及溶液的浓缩等目的。膜蒸馏技术具有省能、高效、操作简单等优点。但目前还存在一些尚待解决的问题影响着它的工业应用。制得质优价廉的膜便是关键的问题之一。 本文通过一定的实验和理论工作，对膜蒸馏用聚偏氟乙烯疏水微孔膜的制备进行了初步研究。对制膜液中聚合物及添加剂的浓度、第二添加剂及其用量以及凝胶浴的温度和组成对膜结构形态的影响进行了详细的讨论。利用电子显微镜对膜结构进行了观察。实验结果显示出，以15％的聚偏氟乙烯(PVDF)为原料、75％的N，N二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂、3％的氯化锂(LiCL)和7％的聚乙二醇(PEG)为添加剂的制膜液，所制得的膜具有较大的孔隙率和孔径。通过对以醇／水溶液为凝胶浴以及用相转化湿法制备聚偏氟乙烯疏水微孔膜的影响因素的分析，最终选定凝胶浴条件为30℃左右的水。这是因为以水作凝胶剂不但凝胶速度最大，同时还适合于大规模工业生产应用。另外，将制膜液与无纺布恰当匹配，可改善膜面的效果，增强膜性能，并减少膜缺陷的产生。 本文用直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏对不同材料的膜进行了渗透性能评价及渗透性能影响因素的研究。实验结果表明，在相同的操作条件下，可将膜的渗透性能参数和温度极化系数这两者综合考虑，作为膜渗透性能评价的依据。另外膜的渗透性能参数及温度极化系数还受操作条件等因素的影响，因此控制好适宜的操作温度、流体流率以及料液中溶质的浓度等操作条件也是非常重要的。为了防止膜被润湿以至被污染，料液在进入膜蒸馏系统前应先进行预处理。在溶液浓缩应用中，需采取适当措施来减轻因料液浓度加大导致其粘度增加而出现的膜通量衰减的现象。
靳钊[2]2007年在《PPESK中空纤维及疏水化复合膜的研制与应用》文中研究指明含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜酮(PPESK)是本研究组开发的新材料,具有较高的玻璃化转变温度,良好的溶解性、成膜性、机械性能和化学稳定性,是一类用于制备超滤膜、纳滤膜以及气体分离膜新型材料。本文对PPESK中空纤维超滤膜的制备及PPESK中空纤维膜疏水化改性进行了研究,并进行了PPESK中空纤维膜酱油除菌和PPESK中空纤维疏水膜减压膜蒸馏脱除水中氯酚的应用研究。以PPESK为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,水为凝胶剂,选用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为铸膜液体系的添加剂,研究了PVP对铸膜液体系热力学和流变学性能的影响,并探讨了溶剂种类、聚合物浓度、添加剂含量对PPESK中空纤维超滤膜结构和性能的影响。制备了一系列大孔径、高通量的新型聚芳醚砜酮超滤膜。研究表明:PVP的加入可以降低铸膜液体系的热力学稳定性并提高体系粘度,并最终影响PPESK中空纤维膜的结构与性能。研究了次氯酸钠后处理对膜性能的影响,结果表明:次氯酸钠后处理可溶解中空纤维膜孔壁上残留的PVP,使膜孔径增大,纯水通量和孔隙率升高,截留率降低。同时考察了PPESK中空纤维膜的化学稳定性,表明其有较好的耐氯性和耐酸碱性能。对PPESK中空纤维超滤膜脱除酱油中的菌类进行了研究。探讨了操作条件对膜性能的影响以及清洗的方法。结果表明:PPESK中空纤维超滤膜对酱油中的菌类有100%的脱除能力;在27h连续运行实验中,膜的渗透通量没有显着降低;经过蒸汽及化学试剂清洗,膜的通量恢复率均为100%。分别研究了硅橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶叁种疏水材料对PPESK中空纤维膜涂覆改性的效果。结果表明:叁种方法均显着提高了PPESK中空纤维膜的疏水性,复合膜的水接触角和水透过压力均有所提高。其中硅橡胶涂覆复合膜的膜蒸馏渗透通量可达3.3L·m~(-2)·h~(-1),对5g/L NaCl水溶液的截留率为99%,在14天连续测试实验中,硅橡胶涂覆复合膜的性能稳定。氟橡胶涂覆复合膜的膜蒸馏渗透通量为3.1 L·m~(-2)·h~(-1),对NaCl水溶液的截留率为98%,但截留率随测试时间的延长而明显降低。氟硅橡胶涂覆复合膜的渗透通量可达3.7 L·m~(-2)·h~(-1),对NaCl水溶液的截留率为94.6%,氟硅橡胶涂覆复合膜在11天后截留率衰减明显。研究了PPESK中空纤维疏水膜减压膜蒸馏法对水中氯酚的脱除性能。计算了中空纤维减压膜蒸馏过程中传质系数和脱除因子,用以表征不同操作条件下对氯酚的脱除能力和脱除效果。结果表明:减压膜蒸馏对水中氯酚有很好的脱除效果。增加操作压力将会增加传质系数,对脱除因子的影响不大;增加操作温度将会增加传质系数,但脱除因子会有所下降。以PVDF、PPESK为膜材料,制备了中空纤维合金膜。研究了聚合物相容性、聚合物含量、共混比、添加剂种类对膜结构和膜蒸馏性能的影响。结果表明:当共混比为18:1和18:2时,两种聚合物组分具有较好的相容性;在负压0.01MPa下,PVDF/PPESK共混合金膜的膜蒸馏通量可达到10.70 L·m~(-2)·h~(-1),对5g/L NaCl溶液的截留率为99%。将PVDF/PPESK中空纤维合金膜用于脱除水中的氯酚,在40℃操作时间为1h时脱除率为39%。
张永波[3]2002年在《苦咸水淡化用聚偏氟乙烯微孔蒸馏膜的研制》文中进行了进一步梳理目前世界各地淡水资源匮乏日益严重，尤其在我国西部地区，该问题更为突出。解决淡水资源危机的有效战略途径就是水的淡化。海水／苦咸水淡化技术经过半个多世纪的发展，从技术上讲已经比较成熟，目前水的淡化以多级闪蒸和反渗透为主，其它有多效蒸馏、电渗析、压汽蒸馏。上述方法需要高温或高压，设备复杂，技术要求高，对处理水质量要求高，一般需要进行水的预处理，这使得淡化水成本居高不下。目前出现的膜蒸馏方法则克服了上述缺点，在水淡化领域越来越受到重视。在膜蒸馏过程中，被加热的咸水产生水蒸汽，水蒸汽透过膜，膜的特点是允许蒸汽透过而液态水却不能通过，透过的水蒸汽遇到温度较低的表面后冷凝，冷凝的水滴由于膜的特殊性不能透过膜而返回，将其进行收集便得到淡水。膜蒸馏法所用设备简单，维护方便，除盐率高，较低的温度下即可进行，淡化后的浓缩水浓度高，作为副产品可用于盐的生产，这些都有可能使得淡化水的成本降低。虽然膜蒸馏法处理海水／苦咸水具有诸多的优点，但目前为止仍未取得商业上的成功，其重要原因在于蒸馏膜的性能，膜的成本、蒸馏通量、强度、疏水性、耐老化性、抗污染性等还有待进一步的改善和提高。本课题从上述角度出发，进行了大量研究工作，其主要内容包括以下几部分： 1．PVDF单膜性能的研究。课题的初步阶段，去除支撑体的影响，改变制膜条件，制得不同结构的PVDF微孔膜，然后对膜的形态结构及其性能进行研究，找出制膜条件与膜的形态结构及性能之间的关系，为制备出性能优良的蒸馏膜打下基础。首先对利用相转化法制备的微孔膜形态结构进行研究，确定传导阻力较小的理想结构模型，致密层在能阻止微孔被浸润的情况下尽可能薄；指状孔在膜厚方向所占比例尽可能大；孔径大小适宜；海绵状组织结构疏松。然后通过改变PVDF溶解温度，铸膜液的溶剂，PVDF的分子量，PVDF用量，添加剂氯化锂用量，涂膜时预挥发时间，凝固浴温度以及凝固浴中无机盐氯化钠、溶剂丙酮等影响因素，考察这些因素对膜形态结构及孔径，孔隙率，水通量，透湿量等性能的影响规律，初步确定了铸膜液配方及涂膜工艺条件。实验结果表明，利用优化工艺所制得PVDF微孔膜孔隙率在75％以上，平均孔径在1μm以下，透湿量较高，形态结构接近于理想模型的微孔膜。 2．PVDF复合膜性能的研究。在初步确定的铸膜液配方及涂膜工艺的基础之上，为提高PVDF单膜的强度，引入支撑体制得复合膜。实验结果表明，支撑体的加入在一定程度上改变了PVDF膜的形态结构，使得海绵状组织减少，结构疏松，指状孔变得贯通，与课题所设计的理想模型比较吻合。在完成膜蒸馏通量测试装置的基础之上，本课题对PVDF复合膜的脱盐性能进行了研究，考察了料液温度，料液盐浓度，料液流量，操作压力，操作时间，气隙距离，支撑体种类，料液中离子种类对蒸馏通量，除盐率及蒸发效率的影响规律。实验结果表明，除盐率的衰减与膜的浸润直接相关，对膜进行拒污整理能明显提高膜的抗污染性，。使得蒸馏膜的除欢率提高，衰减缓慢。 3 传质传热模型的建立。膜蒸馏传质传热机理的研究对于认识该过程的本质及其影响因素，强化忧化过程和设计计算有着重要指导意义。在大量实验的基础之上，本课题对气隙膜蒸馏过程的传质传热进行了分析研究。通过对使用PVDF复合膜的气隙膜蒸馏过程的传热分析，建立了传热模型，根据蒸馏通量及部分操作条件可以求得PVDF微孔膜两侧的温度，进一步得知作为膜蒸馏过程推动力的膜两侧蒸汽压差及重要参数膜蒸馏系数。同样，在得知膜蒸馏系数的情况下可以计算出理论上的蒸馏通量值。通过对膜蒸馏过程的传质分析，建立了计算膜蒸馏系数的数学模型，利用所得膜蒸馏系数及膜蒸馏过程的操作条件结合传热模型可以计算出蒸馏通量。理论计算与实测结果较为接近，验证了模型的可靠性，传质，传热模型的建立对膜蒸馏实际生产能够起到一定的指导作用。 以卜的实验研究及分析表明，本课题所制备接近通孔结构的PVDF微孔复合。膜对水蒸汽的传导阻力较小，支撑体涂膜前的防水整理及复合膜的拒污整理提高。了脱的抗污染件，比饺适合于利用膜蒸馏法对苦成水进行脱盐，传质传热模型的建立对实际生产具有指导意义。
姜钦亮[4]2015年在《PVDF静电纺丝纳米纤维疏水膜的制备及其膜蒸馏特性研究》文中指出针对当前膜蒸馏用膜通量低、疏水性差等限制膜蒸馏技术规模化应用的突出问题,基于静电纺丝技术原理,开展新型聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝纳米纤维疏水膜制备研究。考察了不同纺丝液体系对膜形貌结构与性能的影响,优化了静电纺丝过程中的工艺参数;并以制备的PVDF纳米纤维疏水膜为膜蒸馏用膜,进行了直接接触式膜蒸馏实验研究。主要研究成果如下:(1)考察了混合溶剂(DMF/丙酮)对纺丝液表面张力、粘度、电导率及疏水膜性能的影响。实验结果表明,随着混合溶剂中丙酮含量的增加,纺丝液的表面张力、粘度及电导率呈下降趋势,纳米纤维间珠粒数量显着减少;纤维直径及膜厚度均有所增大;当混合溶剂中二甲基甲酰胺与丙酮比例为9:1时,纳米纤维膜的孔隙率为83%,膜接触角可达142.8°,表现出较好的疏水性。(2)在二甲基甲酰胺与丙酮混合比例为9:1的条件下,进行了高分子聚合物含量对纺丝液基本性质与膜形貌结构及分离性能的影响研究。研究结果表明,提高纺丝液中PVDF含量,会降低纺丝液的表面张力与电导率,减少纳米纤维间珠粒数量,而纤维的直径增大;直接接触式膜蒸馏脱盐应用实验表明,PVDF质量分数为12wt%条件下制备的疏水膜,其通量可达62.38 kg/m2·h,产水电导率为8μS/cm,盐截留率达到99.99%以上。(3)考察了静电纺丝工艺参数对PVDF纳米纤维疏水膜结构形貌及分离性能的影响。当电压低于12 kV时,由于电场力不足,最终会产生较大斑块,进一步影响膜通量;随着电压升高,纤维排布呈逐渐致密趋势,但对膜的疏水性影响轻微;纺丝液流速的增加会使纤维直径增大,纳米纤维膜变厚;接受距离对膜的形貌影响较小,但接受距离的增大会导致纤维排列较为疏松;提高静电纺丝接受器-转鼓的转速,会导致膜通量降低,实验范围内最优的转速为10 r/min。在连续稳定运行150小时膜蒸馏试验后,通量下降了30%,但产水电导率为15μs/cm以下;连续叁次膜蒸馏浓缩试验,膜在清洗后,初始通量恢复率较高,分别达到了98%和96%。
邹采栋[5]2016年在《疏水多孔无机膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究》文中进行了进一步梳理本文主要从无机膜的制备、疏水改性及膜蒸馏脱盐性能叁方面进行研究。对制备非对称硅藻土膜及金属镍膜过程中的影响因素进行了探究,得出两类膜的制备工艺;而后通过接枝有机硅烷对非对称硅藻土膜及金属镍膜进行疏水改性,制备得到疏水性硅藻土膜及疏水性金属镍膜。最后将制备得到的疏水性硅藻土膜及疏水性金属镍膜应用于真空膜蒸馏脱盐试验中,研究这两类膜的膜蒸馏脱盐性能。主要结论如下:(1)以大孔径硅藻土膜为基体,表面喷涂一次SiO2溶胶,400℃烧结2 h后可制备获得表面平均孔径为0.78μm,孔隙率为46%的非对称硅藻土膜。采用辛基叁乙氧基硅烷对其进行疏水改性获得疏水性硅藻土膜,改性工艺参数为:醇水体积比5:1,辛基叁乙氧基硅烷浓度0.15 mol/L,改性时间12 h,固化温度110℃,固化时间2 h,改性次数2次。改性后的硅藻土膜与水的接触角可达到149°,气体渗透通量有所降低,纯水渗透通量明显降低。真空膜蒸馏实验表明改性后的硅藻土膜有较好的脱盐性能,在料液温度为80℃、NaCl浓度为3.5 wt%,膜的内侧用抽真空至5×103 Pa的条件下,疏水性硅藻土膜的渗透通量为10.33 L/m2·h,截盐率超过99.90%。(2)以平均粒径为0.5μm的金属镍粉为原材料,在烧结温度为700℃,烧结时间为1 h的工艺条件下,可制备得到平均孔径为0.65μm,孔隙率为34.8%的金属镍膜。沿用硅藻土膜疏水改性工艺对制备的金属镍膜进行疏水改性,改性后,金属镍膜的表面结构形貌没有明显变化,金属镍膜与水的接触角可达到124°,气体渗透通量有所降低,纯水渗透通量明显降低。改性后的金属镍膜应用于真空膜蒸馏试验中有较好的脱盐性能但渗透通量较低,在料液温度为80℃、Na Cl浓度为3.5 wt%,膜的内侧用抽真空至5×103 Pa的条件下,疏水性金属镍膜的渗透通量为2.57 L/m2·h,截盐率可达99.80%。
申丹丹[6]2018年在《膜蒸馏用硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜的制备与性能研究》文中研究说明膜蒸馏过程是以疏水微孔膜为分离介质的高效膜分离过程,近年来在水处理领域得到广泛关注。膜蒸馏技术因具有分离效率高、操作温度低、能量消耗低等优势,在海水淡化、分离浓缩、废水处理等领域应用前景广阔。在膜蒸馏过程中,膜的易润湿性和疏水稳定性是影响膜蒸馏技术规模化应用的关键。为了解决这一关键问题,本课题进行了一系列的探索,发现在膜表面制备一层致密的疏水层有利于解决膜的润湿问题,在保证膜蒸馏通量的情况下,延长膜蒸馏持续时间。论文采用溶液涂覆浸没-固化法,将硅橡胶复合在PVDF膜表面制备致密的疏水皮层,实验通过研究涂覆次数、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,制备了性能稳定的硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜。初步探讨了该复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏性能的稳定性。结果表明:利用溶液涂覆-固化的方法,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(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中,原始PVDF膜在实验进行约20 min发生亲水化渗漏;该复合膜在连续2 h内可以稳定持续运行,膜蒸馏通量保持在约36.6 kg/(m2·h),产水电导率约为16.0 μS/cm。
李娜娜[7]2008年在《聚偏氟乙烯（PVDF）/聚乙烯醇（PVA）共混膜研究》文中进行了进一步梳理本文采用湿法相转化法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混平板膜,研究了PVDF/PVA共混体系的相容性,讨论了PVDF/PVA共混比、聚合物浓度、添加剂浓度、凝固条件与后处理对平板膜结构及性能的影响,并在此基础上,制得了具有良好亲水性的PVDF/PVA中空纤维膜。通过对共混平板膜的研究发现:PVDF和PVA两组分与氢键相关的溶解度参数相差较大,推断PVDF/PVA应属于不相容体系,利用动态机械热分析、傅立叶变换红外光谱—衰减全反射(FTIR-ATR)以及光学显微镜观察等方法也得到同样的结果,因此在成膜过程中PVDF与PVA发生共混界面相分离,形成界面微孔;随PVA含量增加,PVDF/PVA共混膜水通量先增大后减小,在PVDF/PVA为8/2时呈较大值,卵清蛋白截留率变化趋势则相反;PVA的存在明显改善了PVDF/PVA共混膜的亲水性,表现为随其含量增加共混膜接触角明显减小;PVDF/PVA制膜体系在凝固浴中发生分层凝胶现象,所得膜上、下表面的FTIR-ATR谱图存在差异,在PVDF/PVA为7/3时,共混膜上、下表面接触角之差达极大值;随聚合物浓度增加,膜厚度增加,孔隙率降低,水通量减小,卵清蛋白截留率升高;添加剂PEG600浓度为6%时,孔隙率高,水通量大,但卵清蛋白截留率低;凝固浴种类及其温度都直接影响膜结构及性能;热处理可完善膜结构从而获得性能更优的膜,而乙醇处理不影响膜结构。选择适当的铸膜条件可制成较好的膜产品,而且共混膜水通量明显大于各组分水通量的加权,表明共混是一种改善PVDF膜性能的有效方法。通过对共混中空纤维膜的研究发现:随PVA含量的增加,指状孔增大,皮层变薄,且皮层出现界面孔;与PVDF#相比,共混中空纤维膜的结构疏松,爆破压力与拉伸强度均有所下降;随PVA含量的增加,膜的接触角减小,平衡含水率增大,吸湿平衡时间延长。上述结果表明,PVA可以显着提高共混膜的亲水性;随PVA含量的增加,膜的水通量增大,卵清蛋白截留率减小;共混PVA后,膜的抗污染性能得到提高。因此,选择PVA与PVDF共混,可制成综合性能良好的中空纤维膜产品,且该方法简单易行,是一种改善PVDF膜亲水性能与渗透性能的有效方法。
李晓君[8]2012年在《多效膜蒸馏过程用于稀硫酸水溶液的深度浓缩研究》文中指出膜蒸馏技术是一种将膜技术与蒸馏技术相结合的新型分离技术，其传质推动力为膜两侧之间的温差引起的蒸气压差，其应用十分广泛。但是，与传统多效蒸发或多级闪蒸相比，膜蒸馏过程的能量利用率很低，因而限制了其工业化应用。研究具有能量回收的膜蒸馏过程对于膜蒸馏技术的工业化应用具有十分重要的意义。本论文中在传统气隙式膜蒸馏过程的基础上添加了内部能量回收，并提出多效膜蒸馏的概念。同时，由于工业生产中普遍存在稀硫酸废液，本研究以稀硫酸溶液为料液进行研究，以探讨多效膜蒸馏技术及其应用于稀硫酸溶液浓缩的可行性及各个操作条件对多效膜蒸馏过程的影响，为多效膜蒸馏过程的进一步研究及其在浓缩稀硫酸溶液方面的工业化应用进展奠定了理论及应用方面的必要基础。本论文在选择合适的中空纤维膜并制备合适的气隙式膜蒸馏组件的基础上继续探讨在传统的气隙式膜蒸馏过程中耦合内部热量回收的可行性。以2wt%的稀硫酸溶液为料液，探讨多效膜蒸馏过程浓缩稀硫酸溶液的可行性。应用中空纤维膜PP150/330制成的膜组件进行多效膜蒸馏过程，在合适的操作条件下，可将稀硫酸溶液浓缩至40wt%以上，且渗透液几乎为纯水，其电导率小于200μm/cm。研究发现，孔隙率高的疏水微孔膜更适用于多效膜蒸馏过程，相对于孔隙率较低的疏水微孔膜，其渗透通量及能量利用率更高。影响多效膜蒸馏过程性能的操作条件主要包括管入口温度、膜入口温度、料液流量及料液入口浓度。以渗透通量和造水比为多效膜蒸馏过程的性能指标。通过单因素实验研究，发现膜入口温度增加，则渗透通量和造水比均增加；管入口温度增加时，渗透通量减小而造水比有一定的增加，但与膜入口温度相比，管入口温度的影响较小；料液流量增加时，渗透通量增加，但是造水比急剧下降；料液浓度增加，水蒸气分压下降而料液粘度增大，进而导致渗透通量和造水比均减小。通过单因素实验结果分析发现，为提高多效膜蒸馏过程的性能，应尽可能的提高膜入口温度，管入口温度和料液流量的选择需要权衡其对渗透通量和造水比的影响。同时，以10wt%的硫酸溶液为料液，利用两个不同膜制成的膜组件进行了持续30天的多效膜蒸馏过程稳定性实验。发现多效膜蒸馏过程具有很好的稳定性，实验过程中几乎无渗漏现象。
张焕菊[9]2011年在《真空膜蒸馏过程计算流体力学模拟》文中认为多孔膜内气体渗透理论的研究开始于对平均孔径与气体分子平均自由程的研究,当孔径远大于气体分子平均自由程时为粘性流,而膜平均孔径远小于气体分子平均自由程时为努森流。对于真空膜蒸馏(VMD)过程而言,进料液温度为300K～350K,而冷侧压强为2.5kPa-7.0kPa,因此气体分子自由程为0.2μm～3.0μm。而典型的VMD所使用的膜其孔径为0.1μm-0.5μm,故该过程流体的流动为介于努森流和粘性流的混合流。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)是一种以计算机为工具,通过对流体运动方程的数值解法,研究流体在不同过程中的流动状态及其对流动过程中所发生的热量传递和质量传递的影响。本研究以FLUENT作为研究手段,对VMD过程进行计算流体力学模拟。研究将VMD过程视为多孔介质内的多相流(液相和气相)过程,膜组件的立体结构简化为单根膜丝的二维结构。盐水定义为不可压缩的定常流体,将膜丝壁面定义为多孔介质,假设多孔介质在相变和热量传递、质量传递过程中各质点处于局部热力学平衡,在确定的内部阻力和粘性阻力时进行模拟。模拟采用mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型。模拟了VMD过程不同进料温度条件下的气体体积分布情况；对稳流状态下的二维模型进行数值模拟,考察了进料温度为60℃时的温度、压力、气体和液体积分布等的变化趋势；模拟研究了在进料流量分别为30L/h、35L/h、40L/h、45L/h、50L/h,温度分别为318.15K、323.15K、328.15K、333.15K、338.15K、343.15K的条件下,进料流速对盐水VMD渗透通量的影响。对氯化钠水溶液VMD过程进行了叁维模拟。在考虑膜丝壁厚的情况下,对整个膜组件的温度、压力、气体和液体的体积分率等的分布情况进行了模拟研究,同时考察了VMD过程膜组件截面和膜丝边界层上参数的变化情况。
乔稳[10]2015年在《基于聚四氟乙烯中空纤维膜的太阳能膜蒸馏海水淡化器研究》文中指出膜蒸馏是一种以疏水微孔膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离技术,具有对无机盐和大分子等不挥发性组分的脱盐率高,投资成本低、操作简单等特点,将膜蒸馏与太阳能热源相结合,可大幅度降低其能耗,在海水和苦咸水淡化等领域应用前景大。膜蒸馏中,耐高温的疏水微孔膜材料的选择是关键。聚四氟乙烯(PTFE)具有良好的疏水性、化学和温度稳定性等优点,是膜蒸馏的理想材料。本文以“混合-挤出-膨化拉伸-热处理”法制备了PTFE中空纤维膜,对中空纤维膜的孔径、孔隙率和微观结构等进行了表征;以PTFE中空纤维膜为热膜,以PTFE中空实壁管为冷膜,制备内部有热能交换的空气间隙式膜蒸馏组件,考察膜壁厚度、孔径和孔隙率等结构参数和热料液进口温度、冷料液进口温度和料液流速等操作参数对膜蒸馏产水通量和脱盐率的影响;将空气间隙式膜蒸馏组件与太阳能集热系统结合,以NaCl溶液作为进料液,研究了热水进口温度、料液流速、天气情况、组件连接方式等对系统产水通量和脱盐率的影响。主要研究内容与结论如下:(1)采用“混合-挤出-膨化拉伸-热处理”工艺制备的PTFE中空纤维膜丝具有外侧致密、内侧疏松多孔的非对称结构,膜平均孔径为0.22-0.32?m,孔径分布较均匀,孔隙率为35.3-45.6%,膜丝表面水接触角为120-127.8°,疏水性强,拉伸强度为160N以上。(2)以PTFE中空纤维膜为热膜,以PTFE中空实壁管为冷膜,制备内部有热能交换的空气间隙式膜蒸馏组件,以质量浓度为2%的NaCl溶液为进料液,研究了膜壁厚度、孔径和孔隙率等结构参数对膜蒸馏产水通量和脱盐率的影响。结果表明,随着膜壁厚度的减小,产水通量增加;随着膜孔径和孔隙率增大,产水通量增加;脱盐率不受膜壁厚度和孔径孔隙率的影响,一直稳定在99.99%。(3)研究了热料液进口温度T1、冷料液进口温度T4、料液流速Q等因素对膜蒸馏产水通量和脱盐率的影响。结果表明:随着热料液进口温度T1的升高,产水通量与造水比均增大;随着冷侧进口温度T4的升高,产水通量减小,造水比增大;随着料液流速Q的增大,产水通量增加,造水比减小。膜蒸馏过程中脱盐率一直稳定在99.9%。(4)将空气间隙式膜蒸馏组件与太阳能集热系统结合,以3%NaCl溶液作为料液,进行太阳能气隙式膜蒸馏脱盐实验,研究热料液进口温度和流量、冷料液进口温度以及不同天气条件等对膜蒸馏产水通量和电导率的影响。结果表明,随着热料液进口温度和流量的增加,产水通量显着增大;而冷料液温度的升高则使产水通量下降。不同天气条件下膜蒸馏产水通量差异较大,光照条件较好的晴天,通量较高,阴天则产水较少。当太阳能的集热面积为1.85m2,有效膜面积为1m2,料液流量为150L·h-1时,该系统的最大产水通量为2.7 L·m-2·h-1,日产水总量最大可达11.8kg,产水电导率稳定在5-15?s·cm-1,脱盐率达到99.99%。本实验结果对解决我国偏远岛礁的饮水问题具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]. 膜蒸馏用膜的制备及膜渗透性能评价研究[D]. 杨兰. 北京化工大学. 2001
[2]. PPESK中空纤维及疏水化复合膜的研制与应用[D]. 靳钊. 大连理工大学. 2007
[3]. 苦咸水淡化用聚偏氟乙烯微孔蒸馏膜的研制[D]. 张永波. 天津工业大学. 2002
[4]. PVDF静电纺丝纳米纤维疏水膜的制备及其膜蒸馏特性研究[D]. 姜钦亮. 南昌大学. 2015
[5]. 疏水多孔无机膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究[D]. 邹采栋. 华南理工大学. 2016
[6]. 膜蒸馏用硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜的制备与性能研究[D]. 申丹丹. 天津工业大学. 2018
[7]. 聚偏氟乙烯（PVDF）/聚乙烯醇（PVA）共混膜研究[D]. 李娜娜. 天津工业大学. 2008
[8]. 多效膜蒸馏过程用于稀硫酸水溶液的深度浓缩研究[D]. 李晓君. 天津大学. 2012
[9]. 真空膜蒸馏过程计算流体力学模拟[D]. 张焕菊. 天津科技大学. 2011
[10]. 基于聚四氟乙烯中空纤维膜的太阳能膜蒸馏海水淡化器研究[D]. 乔稳. 浙江理工大学. 2015
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