PVDF全塑蒸发器的制备及其性能研究

针对金属蒸发器易腐蚀结垢的缺陷,提出了全塑蒸发器的概念.设计和制备了以PVDF微孔膜为分布器、以PVDF毛细换热管为传热介质的全塑蒸发器,建立单效蒸发实验装置,研究了全塑蒸发器的传热性能.结果表明,在实验参数范围内总传热系数随着冷流体质量流量、冷流体进口温度、热流体质量流量、二次蒸汽蒸发温度的增大而增大;当热流体为373K饱和水蒸气、热流体质量流量2.5kg/h、冷流体进口温度308K、冷流体质量流量10.8kg/h、二次蒸汽的蒸发温度为358K时,全塑蒸发器总传热系数可达1 040 W/(m~2·K).     

对含铁料液的减压膜蒸馏处理

采用自制PVDF疏水性中空纤维膜组件对模拟含铁废水进行减压膜蒸馏处理,设计三因素三水平正交实验,研究料液中铁离子浓度、pH值以及含盐率对膜蒸馏过程的影响.通过监测膜蒸馏实验前后膜丝内表面形貌、元素组成及接触角变化,对膜蒸馏过程中的膜污染及膜亲水化现象进行初步探讨.实验结果表明:铁浓度、pH值及含盐率对膜通量的衰减均有显著影响,pH值影响最大,铁浓度次之,含盐率最小;膜蒸馏实验后膜丝表面有污染物聚集,XPS结果显示出现了新元素Na和Fe,其质量分数分别占到了3.6%和7.0%,而且膜丝内壁的接触角从实验前82°降到72°,说明疏水性能有下降趋势.     

气扫式多效膜蒸馏过程研究

针对气扫式膜蒸馏(SGMD)过程能耗高的问题,设计了1种气扫式多效膜蒸馏(SGMEMD)过程,其特征是在传统SGMD过程中设立独特的热量回用系统。该系统同时具有蒸汽的换热冷凝与料液的预热升温双重作用,从而实现蒸汽潜热的梯级回收利用。实验研究了吹扫气流速、料液循环流量、膜组件内料液与吹扫气流向、料液浓度对SGMEMD过程膜蒸馏通量和造水比(GOR)的影响。结果表明,当采用质量分数2.5%的NaCl溶液作为原料液,料液温度为78℃、循环体积流量为5.0L/h、吹扫气流速为1.6m/s(标准状态),膜组件内吹扫气与料液为逆向流动时,SGMEMD过程的GOR可达3.1。     

新型聚芳醚酰胺超滤膜的结构与性能研究

以杂萘联苯聚芳醚酰胺(PPEA)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂通过相转化法制备超滤膜.研究了PPEA浓度、添加剂种类和用量对膜结构和性能的影响.结果表明,PPEA浓度提高,膜孔结构由宽的指状孔向海绵孔转变,膜表层致密化,膜的水通量降低而截留率提高;添加剂乙二醇甲醚(EG-ME)含量增加,膜孔结构趋于疏松,通量上升,截留率先有增加后下降;添加剂乙醚则使膜表面更致密.EGME含量10%时,膜的通量达到480L/(m2·h)左右,对聚乙二醇(PEG)10000截留率约93%;乙醚含量10%时,对PEG6000的截留率达到100%,而通量降低至56L/(mg·h)左右.     

鼓气减压膜蒸馏过程研究

设计了新型鼓气减压膜蒸馏(AVMD)过程,在原水进入疏水膜组件前鼓入低压压缩空气,形成气液混合流进入疏水膜组件,在疏水膜组件的产汽出口外接负压系统,构成AVMD系统.采用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,以自来水为测试液,研究了鼓气强度、进料温度、流速、冷侧真空度对AVMD过程性能的影响,考察了AVMD对不同NaCl含量溶液的分离性能.结果表明,随着鼓气量、进料液温度、流速,真空度的提高,AVMD过程通量有明显的增加,而产水电导率始终低于0.3 mS·m~(-1).当进料液温度70℃,冷侧真空度85 kPa,进料流速1.33 m·s~(-1)时,AVMD过程膜通量可高达45 kg·m~(-2)·h~(-1),而相同实验条件下减压膜蒸馏(VMD)过程的通量约为30 kg·m~(-2)·h~(-1).     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的脱氧性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜对水中的溶解氧进行了脱氧研究,考察不同内径、壁厚、长度以及不同表面结构的PVDF中空纤维膜对脱氧效率的影响.结果表明,膜的内径、长度和膜的表面结构对脱氧效率的影响很大,内径越小,组件越长,脱氧效率越好,疏松的海绵状孔结构更利于脱氧.壁厚对中空纤维膜的脱氧效率影响不显著.结合中空纤维膜的力学性能,内凝固浴为70％N,N一二甲基乙酰胺(DMAc)水溶液,内径0.3 mm,壁厚0.15 mm的中空纤维膜,更适于脱氧.     

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.     

聚偏氟乙烯分离膜的亲水改性

利用醇类与醛类化合物的缩醛化反应,生成枝状或网状非水溶性的亲水性大分子,以制备具有持久亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维膜.根据溶液的浊度变化来确定交联程度.反应体系为戊二醛与聚乙烯醇(PVA)在溶剂二甲基乙酰胺中的缩醛化反应,反应温度为70℃,反应时间30 min,催化剂为盐酸(质量分数36.5％).改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的亲水性、水通量明显提高,蛋白吸附性降低,有较好的化学稳定性.随着PVA浓度的增加,膜材料的接触角相应变小,亲水性能增强,蛋白吸附性降低.     

拉伸残余应力对聚偏氟乙烯纤维力学性能的影响

为得到高断裂强度的聚偏氟乙烯(PVDF)纤维,在后处理过程中利用拉伸产生的残余应力对其进行定长处理实验。探究了该处理过程中最优的工艺条件参数,并利用热分析法、红外光谱法、X射线衍射法和应力拉伸实验等测试手段对纤维的晶体结构、晶区取向、晶粒尺寸、结晶度和力学性能进行测试与分析。结果表明：在残余应力作用的后处理过程中,PVDF发生了α晶型向β晶型的进一步转变,β晶型的含量从74.6%增加到88.7%;结晶度从49.4%增加到52.3%;晶区的取向程度提高,取向因子从0.793 2增加到0.833 4;纤维的断裂强度提升明显,特别在60 °C的水浴下处理3h 时,断裂强度可达到最大值633 MPa,相比未处理前提高了70 MPa。