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。     

多效膜蒸馏过程用于海水和浓海水的深度浓缩

研究了离子交换法选择性脱钙与多效膜蒸馏相结合用于海水淡化和淡化厂浓水深度浓缩的可行性。海水或浓海水中钙离子能脱除90%以上,可防止高倍数浓缩时海水中硫酸钙沉淀对膜造成污染。本文以膜通量、造水比和馏出液电导率为多效膜蒸馏过程的性能指标,研究了操作条件对过程性能的影响。膜通量最高可达6.07 L/(m2?h),造水比最高可达13.2;当海水浓缩至250 g/L时,馏出液的电导率小于200 μm/cm,膜通量和造水比仍可达3.61 L/(m2?h)和4.96。以除钙后的浓海水为料液,利用两种多效膜蒸馏组件分别进行了持续45天的操作稳定性实验研究,在试验期间膜组件性能没有明显下降。该研究结果表明,多效膜蒸馏结合选择性脱钙是适合于海水深度浓缩及资源综合利用的高效节能技术。     

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。     

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。     

多效膜蒸馏技术用于氢氧化钠稀溶液的浓缩

研究了多效膜蒸馏(MEMD)过程对氢氧化钠稀溶液的浓缩回收。结果表明,该过程可将Na OH稀溶液浓缩至250 g/L以上,且截留率维持在99.9%以上;虽然Na OH溶液的黏度和沸点随着浓度上升而急剧上升使得膜通量和造水比都显著下降,但是当Na OH质量浓度达到200 g/L时膜通量和造水比仍可达3.05 L/(m2·h)、5.04,达到相当于7效蒸发器的节能效果。膜组件在连续运行的60 d内保持了良好的操作稳定性。     

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。     

真空膜蒸馏浓缩反渗透浓盐水的工艺研究

分别采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜对反渗透海水淡化浓盐水进行真空膜蒸馏的研究。考察了膜下游真空度、浓盐水温度、浓度、流速对膜通量及截留率的影响。结果表明,真空度增大,膜通量和截留率呈增长趋势。料液温度升高,膜通量增加,截留率呈减少趋势。料液流速增加会使通量增加,截留率呈减少趋势,但影响相对不大。随着料液浓度的增加,膜的通量下降,截留率基本保持不变。本实验条件下最大截留率可达99．99％,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现反渗透海水淡化浓盐水的浓缩。     

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。     

热回收式板框膜蒸馏组件的制备及性能研究

制备了一种新型的热回收式板框膜蒸馏组件,该组件主要由疏水性平板微孔膜和中空纤维换热丝构成,并对其负压辅助气隙式膜蒸馏过程进行了研究。重点考察了进料液温度、进料液流量和透过侧真空度等操作参数对膜组件膜通量、造水比及脱盐率等性能的影响。实验结果表明,膜通量随着进料液温度、进料液流量及真空度的升高而增大;造水比随进料温度和真空度的升高而增大,但随进料流量的加大而减小。在进料液温度为95℃、进料液流量为70 L/h、真空度为0.05 MPa时,膜通量和造水比最高可达33.0 kg/(m~2·h)和2.050,而脱盐率始终在99.98%以上,与传统膜蒸馏相比,造水比提高1倍以上,表现出了高通量下较好的热回收效果。     

结晶膜蒸馏回收废水中氯化铵的研究

采用自制中空纤维膜蒸馏组件对含氯化铵工业废水进行结晶膜蒸馏实验研究,考察了影响水通量的因素,如料液温度、浓度、流速,以及吸收液的流速、浓度等。找到了最佳的工作条件。在料液温度45℃,吸收液温度20℃,两侧流速为11.5ml/min的条件下,膜通量约为1.53×10-3kg/m2·h。经6小时的膜蒸馏NH4Cl开始结晶析出,氯化铵的截留率在95%以上。     

Concentrating aqueous hydrochloric acid by multiple-effect membrane distillation

Multiple-effect membrane distillation (MEMD) using a hollow fiber-based air-gap membrane distillation module was experimentally examined for concentrating dilute aqueous hydrochloric acid. The effects of the hot and cold feed-in temperatures, and the feed-in volumetric flow rates on the performance of the MEMD process were studied. The performance was evaluated using the performance ratio (PR), the average selectivity of water over HCl (β_avg) and the permeation flux (N). Two types of porous fibers made from polypropylene were used to fabricate the MEMD modules. The experimental data indicated that hollow fibers with high porosity were preferred for the MEMD process. The PR, β_avg and N all decreased as the feed concentration increased. When the feed concentration was below 12 wt-%, the PR was 6.0 – 9.6 and β_avg was 10 – 190. When the concentration of HCl reached 18 wt-%, the PR and β_avg were about 4.4 and 2.3, respectively. However, β_avg sharply decreased to around 1.0 when the feed was further concentrated. During an operational stability test that lasted for 30 days, the performance of the MEMD modules remained good.     

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。     

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。     

贵州省钾长石提钾工艺初步研究

在高温条件下,利用熔融浸渍法,对贵州万山地区钾长石进行提钾工艺研究,全面探讨助熔剂的阴离子及阳离子对钾提取率的影响,最终选定NaCl为最佳助熔剂。正交实验数据表明,钾长石提钾的较佳工艺条件为:焙烧温度900℃、焙烧时间120 min、m(钾长石)∶m(NaCl)=1.5,钾的提取率为87.97%。     

间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠的合成工艺

以间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)、1,3-丙二醇(1,3-PDO)为原料,采用酯交换法合成了间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠(SIPP),并研究了催化剂种类及浓度、原料配比和反应温度对酯交换反应的影响。结果表明:通过工艺优化,当选择以钛酸四丁酯作为催化剂,其摩尔分数为0.1%(相对原料中SIPM的摩尔分数),1,3-PDO与SIPM的摩尔分数比为10.14∶1,反应温度为173℃时,酯交换反应速率较快且产物色泽良好。     

可逆气态膜-多效膜蒸馏-精馏过程脱除水相氨氮副产氨水

可逆气态膜-多效膜蒸馏-精馏耦合工艺可用于脱除料液或废水中的氨氮并得到高纯浓氨水。考察了磷酸二氢铵为可逆吸收剂时气态膜法脱氨效果和多效膜蒸馏-精馏法吸收完成液再生效果。实验结果表明:可逆气态膜总传质系数K和单程氨氮脱除率η分别可达13.9 μm·s^-1和97.5%,废水氨氮值可降至5 mg·L^-1以下;吸收完成液经多效膜蒸馏预浓缩后再经精馏再生可同时得到浓度为5%～18%的氨水。该耦合过程电耗极小的同时蒸汽耗量为28~40 kg·m^-3废水,约为单纯精馏过程的1/5。此外气态膜脱氨和多效膜蒸馏预浓缩过程有效地阻止了废水中挥发性杂质进入浓氨水产品。该过程对气态膜和膜蒸馏用微孔疏水膜组件的稳定性要求苛刻,长期操作试验显示聚四氟乙烯膜能够满足此要求。     

分子蒸馏技术分离纯化橘皮油中苧烯的研究

为探讨用分子蒸馏技术从橘皮油中提取高品质苧烯的最优工艺条件,采用二级蒸馏分离,以苧烯的得率和纯度为考察指标,在单因素试验的基础上,采用L_9(3~4)正交试验来确定蒸馏压力、蒸馏温度、进料速度、刮膜转速四个因素的最佳组合工艺条件。在二级分子蒸馏选择蒸馏压力为40 Pa,进料速度1.5 mL/min,蒸馏温度为80℃,刮膜转速为280 r/min的条件下,可获得纯度高达99%,得率达到86.54%的苧烯。该工艺操作稳定可靠,便于控制,环保且易于实现工业化。