新型气隙式膜蒸馏组件盐水浓缩的试验研究

利用新型气隙式膜蒸馏组件对氯化钠溶液进行膜蒸馏试验研究。考察了进料温度、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T3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;试验过程中截留率基本保持不变,稳定在99.8%以上。当料液浓度为3.0%,进料温度T1为30.0℃,T3为95.0℃、流量为7.0 L/h时,膜通量为4.1 L/(m2·h),造水比为7.0,截留率可达99.8%,经过60 d浓缩试验后,膜通量、造水比和截留率均保持稳定。     

高温多效膜蒸馏用于处理高盐溶液的实验研究

膜蒸馏通常在温度低于90℃的条件下操作,而对于高盐溶液,由于浓差极化和饱和蒸气压下降比较明显,在通常操作温度下膜通量和热利用率都很低。采用具有内部潜热回收功能的多效膜蒸馏组件在高温操作条件下对以氯化钠为代表的无机盐浓溶液的深度浓缩进行了研究,着重考察了冷进料温度T1,加热后料液温度T3、浓度、流量等操作参数对膜通量、造水比和截留率的影响。结果表明,当料液质量分数为5%,热料液温度T3为100℃时,膜通量和造水比的值分别为3.1 L/(m2·h)和15.2;虽然膜通量和造水比均随料液浓度增大而下降,但是当料液质量浓度为25%,T3为105℃时,膜通量和造水比值仍可达1.53 L/(m2·h)和5.8;且截留率达到99.95%以上。在60 d的连续运行中,膜组件保持了良好的性能稳定性。结果表明高温多效膜蒸馏技术能够有效用于高盐溶液的深度浓缩。     

多效膜蒸馏技术分离尿素水溶液的研究

应用新型多效膜蒸馏技术,对尿素水溶液体系进行分离试验研究。用正交试验方法对操作条件进行优化设计,结果表明,在试验范围内,当膜侧进口温度90℃,料液流量30 L/h,料液初始质量分数0.5%,膜通量最大;当膜侧进口温度90℃,料液流量10 L/h,料液初始质量分数0.5%,造水比最大;膜通量随膜侧进口温度升高而增加,膜通量随进料流量增大而增加,造水比反之。     

聚丙烯平板微孔膜膜蒸馏海水淡化研究

采用热致相分离法制备了聚丙烯平板微孔膜,并对自制平板膜组件的膜蒸馏海水淡化性能进行了研究。探讨了膜制备条件及海水流量、温度、膜后真空度等真空膜蒸馏过程操作条件对聚丙烯平板膜组件海水淡化性能的影响,自制组件连续运行的小试结果表明:当真空侧压力为3kPa,进料温度为323.15K,流量为50L/h时,天津市渤海湾海水膜蒸馏过程的平均水通量达10.56kg/m·2h,产品水的脱盐率均在99.8%以上。     

新型空气隙膜蒸馏组件用于海水淡化

设计了一种基于中空纤维膜的螺旋缠绕式空气隙膜蒸馏组件,以模拟海水为原料液,考察了热料液进口温度T3、料液流量F、缠绕角度、空气隙厚度、内芯长度对膜通量和造水比的影响。实验结果表明,膜通量和造水比均随着热料液进口温度的增加而明显增大;当料液流量增加时,膜通量增大,造水比呈相反趋势;随着空气隙厚度的增加,膜通量和造水比均逐渐减小;膜通量和造水比均随着缠绕角度的增加而减小;内芯长度增加使得造水比提高,而膜通量则降低。实验过程中膜通量和造水比的最高值分别达到6.1 kg/(m~2·h)和5.8,产水电导率始终保持在20.0μS/cm以下。     

太阳能气隙式膜蒸馏脱盐实验研究

将太阳能加热器与气隙式膜蒸馏耦合,以质量分数3%的NaCl水溶液作为测试料液,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,产水通量显著增大;而冷料液温度的升高则会使产水通量下降。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,阴天产水较少。当太阳能的集热面积为1.85 m~2、有效膜面积为1 m~2、进料体积流量为150 L/h时,该系统的最大产水通量为2.7 L/(m~2·h),日产水总量最大可达11.7 kg,产水电导率稳定在5~15μS/cm,脱盐率达到99.99%。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。     

利用多效膜蒸馏技术浓缩硫酸和磷酸水溶液

利用自制中空纤维气隙式多效膜蒸馏组件进行了多效膜蒸馏过程浓缩稀硫酸和磷酸溶液的研究, 考察了膜入口温度、料液进口浓度和料液流量对渗透通量和造水比的影响。结果表明,膜入口温度升高时渗透通量和造水比增加;料液流量增加,渗透通量增加,而造水比随之降低;料液酸浓度增加,渗透通量和造水比均随之下降,且硫酸的影响更为显著。实验过程中渗透通量和造水比最高可达5.3 L/(m²·h)和11.5。在适当的操作条件下,该过程可将质量分数(下同)为2%的稀硫酸或稀磷酸溶液浓缩至40%以上,且渗透液最大的电导率仍小于200 μS/cm。以10%的硫酸溶液为料液,利用2个不同的膜组件进行了持续30 d的多效膜蒸馏过程稳定性实验研究,实验期间所用膜组件操作性能没有明显下降,没有观察到膜渗漏现象。     

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。     

液隙式热泵膜蒸馏海水淡化系统的热力性能分析

热泵膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,在处理高浓度盐水方面具有很大的优势,而目前的热泵膜蒸馏系统存在渗透量较低、冷却水消耗量大等问题。为提高渗透量、减少冷却水的消耗,设计了一种新型液隙式热泵膜蒸馏的海水淡化系统,通过在Aspen Plus中自定义膜模块建立经过实验验证的系统仿真模型,研究了进料液温度、渗透侧温度及进料流量对系统膜通量及能效比等热力参数的影响。结果表明,渗透侧温度降低可引起渗透量增加和能效比减小,且在低渗透侧温度情况下渗透侧温度的改变对能效比影响更大。随着渗透侧温度变化,存在一个渗透侧温度使造水比最大且吨水能耗最小,研究工况下最大造水比可达3.42,最小吨水能耗为463 MJ/t,且该最佳渗透侧温度随进料液温度增加而增加。进料液流量增加可引起渗透量和能效比增加,引起吨水能耗升高和造水比降低,当进料液流量小于3 L/min时,进料液流量增加对吨水能耗和造水比的负面影响较显著,进料液温度为50℃时,料液流量从1.5 L/min增至3 L/min,造水比的降低幅度可达33.5%;料液流量从4.5 L/min增至6 L/min时,造水比的降低幅度降至10.6%。     

新型气隙式膜蒸馏组件脱盐过程

利用基于聚丙烯中空纤维膜和聚丙烯中空纤维换热管的新型能量回收式膜组件(AGMD-HF),以70 g·L^-1的氯化钠溶液为研究对象,考察了膜组件长度和膜孔径大小对膜组件脱盐性能的影响。为直接衡量操作条件、组件参数以及温差、浓差极化现象对传质系数的影响,引入总传质系数,并研究进料温度和膜孔径对总传质系数的影响。实验结果表明,总传质系数随着温度的升高、膜孔径的增大而增大,提高膜孔径可有效提高总传质系数,同时可有效提高通量和造水比。通量随组件长度的增大而减小,而造水比增大,因此在应用过程中可综合考虑通量和造水比以便选择合适的组件长度。     

多效膜蒸馏技术用于果汁浓缩

利用自制的具有高效内部热量回收功能的多效膜蒸馏组件对西瓜汁、梨汁、柚子汁和苹果汁4种果汁进行了浓缩试验,考察了进料温度、浓度和料液流量对膜通量和造水比的影响。浓缩试验中选用温度为75℃的热水作为低品位热源以保障果汁经历的最高温度不超过70℃。在浓缩过程中膜平均通量约为3 L/（m2.h）,造水比约为7.5,相当于九效蒸发器的节能效果。选取苹果汁为料液,利用上述单因素、浓缩试验后的膜组件进行了周期为2个月的多效膜蒸馏浓缩操作稳定性试验,试验期间所用膜组件的操作性能没有明显下降。     

真空膜蒸馏法分离乙醇溶液的研究

采用聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制作膜组件,制备小型实验装置用来分离从低浓度到高浓度的乙醇溶液,研究探讨了进料温度、料液流速、料液浓度、真空度对膜通量和分离因子的影响.进料温度升高时,膜通量及分离因子均增大.冷侧真空度的增加,通量呈线性增长,但分离因子减小.料液流速对膜通量和分离因子的影响温和.结果表明,真空膜蒸馏适用于浓...     

真空膜蒸馏法再生天然气脱硫废液的研究

采用真空膜蒸馏法处理吸收了硫化氢的碳酸盐富液,考察料液温度、流量、浓度及膜两侧真空度对分离效果的影响。结果表明,在实验条件下,富液进口温度、流量和膜两侧真空度的增加导致膜总通量增大;选择性系数随温度和真空度的增加而减少,随流量增加而升高;初始浓度对脱除率影响不大。装置运行的优化条件是:料液温度为60℃,流量为250 L/h,真空度85 kPa,在此条件下,富液的脱硫率可达96%。     

可旋转的太阳能集热—减压膜蒸馏式脱盐研究

设计构建了1套新型可旋转的太阳能集热—减压膜蒸馏脱盐系统装置,以太阳能集热提供热源,以3.5%的氯化钠溶液模拟海水进行脱盐实验。研究了不同进料液温度、冷侧真空度、进料液流量对膜组件性能的影响,以及1个工作日内膜通量、淡水电导率和截留率的影响变化。结果表明:当系统运行稳定时,膜组件入口进料液温度、冷侧真空度和进料液流量是影响系统性能的主要因素,且在1个工作日内系统所产淡水的电导率可达到10μS/cm以下,截留率可达到99.9%以上。     

太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化的试验

基于自主设计的新型空气隙膜蒸馏组件,建立了一套具有内部热量回收的太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化系统,研究了料液流量、中空纤维缠绕角度、太阳辐照量以及天气对太阳能膜蒸馏系统产水性能的影响。结果表明:料液流量的增加在提高膜通量的同时,会牺牲一定的造水比;在一定范围内,中空纤维缠绕角度的减小有利于膜通量和造水比的提高;系统的日产水量随季节变化幅度较大,且晴天的日产水量明显高于阴天;日产水量和日造水比与太阳辐照量的变化趋势一致。当太阳能集热面积为2.38 m~2、膜面积为0.6 m~2、料液流量为50 L/h时,最大膜通量为5.1 kg/(m~2·h),最大日造水比为3.2,最大日产水量为21.7 L/d,产水电导率稳定在20.0μS/cm以下。太阳能膜蒸馏系统运行稳定,性能可靠,在电能和淡水资源短缺的偏远地区具有很好的应用价值。     

2t/d多效真空膜蒸馏海水淡化中试实验研究

研制了一台2 t/d多效膜蒸馏与多级闪蒸耦合的海水淡化中试装置,开展了中试性能测试和条件实验研究,分析了操作温度、效间温差、真空度、料液温度、流量、浓度等因素对系统性能的影响。实验结果表明,操作温度从60℃升高到80℃,效间温差从4.5℃增大到8.0℃,产水负荷分别增大12.7%和减少9.5%;料液温度从75℃升高至90℃,产水负荷指数增大55%,膜通量从3.95 kg/(m~2·h)增大至6.12 kg/(m~2·h);渗透侧真空度从70 k Pa增大至82 k Pa,产水负荷线性增大25%,造水比减小4.5%。此外,料液流速和料液浓度对产水性能的影响相对较弱。     

真空膜蒸馏用于多元醇水溶液分离的研究

利用自制的聚丙烯中空纤维膜,采用真空膜蒸馏法对1,2-丙二醇水溶液的分离进行了研究.考察了料液入口温度、冷侧真空度、料液流量以及料液浓度对膜通量和截留率的影响.结果表明,膜通量随料液入口温度、冷侧真空度及料液流量的增加而增加,随料液浓度升高而下降.截留率随料液入口温度、冷侧真空度和料液浓度的增加而下降,料液流量的变化对截留率没有明显的影响.本试验条件下最佳截留率可达100%,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现多元醇水溶液分离.     

直接接触式膜蒸馏用于处理含盐溶液的实验研究

采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜作为膜材料,利用直接接触式膜蒸馏法处理质量分数分别为5%、15%和25%的NaCl溶液;使用正交实验方法对操作条件进行优化设计,研究表明当料液侧入口温度T₁为80℃,渗透液侧入口温度T₃为20℃,流量100 L/h时膜通量最大,可达12.599 kg/（m²·h）;当料液侧入口温度T₁为80℃,渗透液侧入口温度T₃为35℃,流量Q为40 L/h时造水比最高,可达13.775,截留率均可达到99.9%以上;单因素实验结果表明膜通量随着T₁和Q的增大而增加,随着T₃的升高而降低;造水比随着T₁、T₃的升高而增加,随着Q的增加而降低。研究表明膜蒸馏技术处理含盐溶液具有很好的应用前景。     

减压膜蒸馏热量回收过程研究

减压膜蒸馏作为一种新型的脱盐技术在海水淡化和高盐废水处理等方面具有广泛的应用价值。针对解决减压膜蒸馏过程中热量消耗大的问题展开了探索性研究,研制出了1套三级热量回收式减压膜蒸馏组件, 考察了不同操作条件对热量回收利用率的影响。研究结果表明,所设计的热量回收式组件能够有效回收利用减压膜蒸馏过程中的蒸汽潜热,而进料液温度、进料液流速和蒸汽透过侧真空度等操作条件都对其热量回收利用率具有一定程度的影响。为进一步提升减压膜蒸馏热量回收效率的研究和降低运行成本工艺技术的开发奠定了基础。     

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。