PVDF膜用于真空膜蒸馏淡化盐水的实验研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水多孔膜,配制Na Cl溶液,搭建真空膜蒸馏盐水淡化实验台,实验中着重考察了料液温度、料液流速、料液浓度、系统真空度等操作参数对真空膜蒸馏过程性能的影响.实验结果表明:随着真空度、料液温度的提高,真空膜蒸馏膜通量明显提高;随着料液浓度的提高,真空膜蒸馏膜通量下降,其截留率基本不变;随着料液流速的提高,真空膜蒸馏膜通量变化较缓慢(略微提高).系统在料液温度为88℃、料液流速为240 cm/min、真空度为0.081 MPa、料液浓度为5%时,真空膜蒸馏膜通量为14.1 kg/(m~2·h),截留率为99.8%,产水的电导率保持在12μs/cm.     

海水淡化膜蒸馏膜的研究现状与展望

海水淡化技术(热法和膜法)是一项有望使人类摆脱淡水资源短缺困境的有效方法，其中，膜蒸馏技术是一种能源消耗低、脱盐能力强且有望实现淡水经济可持续生产的新型膜分离技术，但是膜蒸馏性能在很大程度上受膜污染与温度极化的制约，严重阻碍了其规模化应用，为此，研究人员围绕膜改性做了系列研究，以提高膜抗污染性并最大限度地降低温度极化。从阻碍膜蒸馏发展的问题入手，简要介绍了膜污染与温度极化及其对膜蒸馏造成的不利影响，综合分析了当前通过构造特殊润湿性表面抵抗膜污染以及利用限域加热降低/消除温度极化的研究现状，并指出当今膜蒸馏膜面临的问题，认为未来对于膜蒸馏膜的研究应从以下几方面开展：1)选用高导热/高光吸收的材料制造有限域加热功能并具有特殊润湿性表面的膜；2)设计能够适应多元污染物进料液的膜蒸馏膜；3)构筑一体化的具有高导热/光吸收性亲水层的Janus膜。     

动态膜蒸馏过程研究

采用含盐水溶液进行了两种类型的动态膜蒸馏实验,即间歇恒温操作和间歇降温操作。实验测定不同时刻(不同浓度)对应的纯水通量和蒸出质量累积值。同时建立了动态膜蒸馏过程的数学模型,模型预测值与恒温间歇操作实验结果吻合较好。对降温间歇操作中出现的实验现象进行了分析和讨论,在此基础上提出了项目样机采用间歇操作的构想.     

十二烷基苯磺酸钠对膜蒸馏过程膜润湿的研究

利用聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水溶液为介质,通过考察温度、原料质量分数以及是否加入NaCl等因素对跨膜通量的影响来研究膜润湿的过程。结果表明：膜蒸馏过程中膜润湿的进程与膜表面孔径的分布有关,表面活性剂分子由于表面扩散作用在部分润湿膜孔内爬伸的过程中,由于热侧气液界面处温度的降低导致的传质推动力降低占主要作用。当膜孔全润湿后,通量完全由膜两侧渗透压决定,脱盐率下降到较低水平。降低膜蒸馏的温度或降低SDBS含量均可以减缓膜蒸馏膜润湿的进程;加入NaCl导致溶液表面张力增大,也可以减缓膜润湿。     

膜蒸馏浓缩青霉素水溶液的实验研究

采用直接接触式膜蒸馏方法研究了热敏性物质青霉素水溶液浓缩过程的可行性及操作条件对浓缩过程的影响.实验结果表明,随热侧料液浓度的升高,膜渗透通量几乎不下降;随冷热侧温差的增加,膜渗透通量急剧增大;而且青霉素水溶液的流动性能是浓缩过程的重要影响因素.     

PFSI／PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池的研究

通过将全氟磺酸溶液加入到胛FE多孔膜中制备了PFSI／PTFE复合膜。SEM的测试结果显示,已有一层均匀的薄的PFSI膜存在于PTFE多孔膜表面,全氟磺酸树脂已均匀地分布到PTFE多孔膜中。实验证明,复合膜的强度和尺寸稳定性都优于单膜;厚度为40μm的复合膜,其电性能与厚度为60μm的单膜接近,复合膜最低膜厚可达20μm。用价格相对便宜的PTFE来部分代替昂贵的全氟磺酸树脂,可以减少全氟树脂的用量,降低质子交换膜燃料电池的制造成本。     

高通量空气隙膜蒸馏系统的实验研究

该文提出一种高通量的新型膜组件,它采用热液旋转切向湍流入流以冲刷膜面,减小温度和浓度边界层,改善温度和浓度极化,提高传热传质效率,并采用小间隙及膜与冷壁部分接触以减小空气隙的传热传质阻力,从而显著提高蒸馏通量。实验结果表明:最佳切向入流角为30,°膜面接触率为75%~80%。采用这种膜组件的空气隙膜蒸馏系统,当用自来水作为热溶液、间隙为1mm、冷热水温差为65℃时,蒸馏通量可高达120 kg.m-2.h-1,而传统的空气隙膜蒸馏系统(间隙为4mm以上)的最大蒸馏通量仅为28 kg.m-2.h-1。热溶液为15%的浓盐水的蒸馏通量实验也得到类似结果。     

膜蒸馏技术应用于海水淡化的技术分析与研究进展

介绍了膜蒸馏的原理与影响膜蒸馏通量的相关因素,总结了膜蒸馏方法应用于海水淡化的优势与劣势,对膜蒸馏的分类进行了介绍。针对膜材料发展与蒸馏过程中的膜污染相关问题进行了探讨,对国内膜蒸馏海水淡化技术发展前景进行了展望。     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

太阳能膜蒸馏实验与数学建模

为以太阳能作为膜蒸馏驱动能源,在不同热工质温度与流量下进行气隙式膜蒸馏实验,建立膜蒸馏传热、传质过程的数学模型,并对该数学模型求解以验证其计算结果的正确性,计算了太阳能膜蒸馏系统的热效率.结果表明,该数学模型是可靠的,可以预测不同工况下膜蒸馏通量;热工质温度较高和流量较大时,膜蒸馏系统具有较高的热效率.     

真空膜蒸馏用于脱除水中氨的传质性能研究

对真空膜蒸馏脱除水中氨过程总传质系数的计算式进行了理论推导,并以真空膜蒸馏实验考察了料液温度、料液浓度及pH值对总传质系数影响。实验结果表明,随料液温度和pH值的增加,总传质系数明显增大,但pH值升至11后,总传质系数的变化不再明显。在实验所涉及的范围内,料液浓度对总传质系数的影响不大。总传质系数理论计算值与实验测定值吻合较好。     

竖直平板表面流动液膜厚度的实验研究

液膜厚度是研究液膜流动特性的重要参数,为了得到液膜流动过程中厚度的变化规律,对竖直平板表面上由重力驱动的水膜流动进行实验测量。自主设计并搭建降液膜流动实验台,利用电容式液膜测厚仪统计分析层流流动,距离入口25cm处的流动液膜厚度随时间的演化状况。实验结果表明：在时间域上,观测点的液膜厚度值不断发生变化。Re=297时,0至70 s内的流动液膜的波动性平稳,厚度平均值接近168.5um 。Re=462与Re=627时,在0至40 s时间段内波动较强烈,40至70 s的液膜流动趋于平稳状态。Re=814时,所测时间段0-70 s,液膜波动较剧烈,波动幅度增大。液膜厚度与雷诺数呈正线性相关关系。当Re=814时,每个时间点的液膜厚度在360um以上,高于其他三种不同雷诺数时的液膜厚度。高雷诺数时液膜的波动状况更加剧烈,减小雷诺数有利于形成光滑的液膜。从侧面体现出流动液膜具有不稳定性。     

DBP-DBS刮膜分子蒸馏过程数值模拟

利用传质和传热数学模型描述和模拟刮膜分子蒸馏过程，是刮膜分子蒸馏器设计改进与优化操作的有效途径。为此，作者在已有的刮膜分子蒸馏过程数学模型基础上，对DBP-DBS混合物分子蒸馏过程进行数值模拟．模拟结果表明，即使进料温度和壁温一致，液膜温度和浓度依然呈三维变化．同时对进料温度、进料组成和进料流量对液膜温度、浓度分布、蒸馏速率、馏出液组成以及分离因数的影响进行了考察，并分析了原因．     

ECTFE膜性能对盐水精制过程的影响

用热致相分离法制备乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)膜,对ECTFE、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)膜材料盐水精制的性能进行比较。对ECTFE膜进行亲水改性,进一步表征改性前后ECTFE膜盐水精制性能,并对过滤过程中的膜污染行为进行分析。结果表明:当盐水精制运行180 h以内时,ECTFE膜在盐水精制工艺中有更好的分离性能和选择性;当ECTFE膜平均孔径为210 nm时,膜的渗透通量最大,截留效果好,亲水改性也有利于提高ECTFE膜在盐水过滤工艺中的抗污染性能。     

一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法

提出了一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法,即考察NaCl和KCl水溶液膜蒸馏浓缩过程中的通量变化,利用膜表面结晶导致通量急剧下降这一现象间接确定料液侧膜表面的温度,从而由模型方程计算传热系数。通过不同流速下的膜蒸馏实验结果,拟合出了传热系数关联式,其中雷诺准数指数为0.8,与Dittus-Boelter公式一致;在此基础上求出膜蒸馏系数,其平均值5.5×10^-7kg/(m²·s·Pa),与文献报道接近;以实验确定的模型参数预测纯水膜蒸馏通量,实验值与预测值吻合较好。这些都说明了本文提出方法的有效性。     

膜蒸馏组件结构优化计算流体力学模拟及实验研究

为提高膜蒸馏过程中的渗透通量,对膜组件料液侧流道进行优化,利用计算流体力学（CFD）软件,对3种膜组件（Model A、Model B、Model C）进行三维模拟计算,对比分析各膜组件的内部流动状态、温度极化系数（TPC）、浓度极化系数（CPC）;同时,考察流道优化后膜通量和热效率的变化情况。模拟结果表明:Model A内存在主流区和回流区,Model B内分区现象消失,Model C内流动最为复杂;Model A温度极化最严重,Model B浓度极化最严重,Model C各极化现象最弱;此外,Model C在膜通量方面比Model A提升至少90%,对于热效率,Model C最高,Model A与Model B在不同工况下存在差异。最后,选取Model C进行实验,发现实验值与模拟值吻合良好,验证模型的准确性。研究表明流道优化能极大改善膜蒸馏的通量问题,为进一步优化内部结构提供依据。     

真空膜蒸馏技术处理模拟高含盐废水实验研究

为研究真空膜蒸馏（VMD）技术对高盐废水处理的工艺特性,采用VMD小试装置研究了模拟高含盐废水处理效果,分析了真空度（0.10~0.98 atm）、温度（30~70 ℃）、进水流速（10.5~41.8 L/h）和含盐量（30~200 g/L）等条件对膜通量的影响。实验结果表明：当真空度为0.98 atm、温度为70 ℃、进水流速为41.8 L/h、含盐量为35 g/L时,膜通量可达到最大值4.21 L/(m2 h)。多元线性回归拟合结果表明,真空度的改变对膜通量的影响最大,其次为温度,进水流速和含盐量影响较小。另外,真空膜蒸馏工艺的冷凝水含盐量低于10 μg/L,能够达到回用或外排标准。可见真空膜蒸馏工艺是一种很有前途的高含盐废水处理技术。     

海水淡化剩余浓盐水灌注太阳池研究

研究了利用海水淡化剩余的浓盐水经过进一步晒制浓缩来灌注太阳池的相关问题.通过不同浓度盐水蒸发量的实验,结合当地的气象条件,利用彭曼-蒙特斯经验公式,拟合出适合不同浓度盐水的蒸发量模型,进而计算出浓缩不同盐度溶液所需海水淡化剩余浓盐水用量及时间.提出应根据升温热稳定性要求采取多次补水的方法完成太阳池灌注,提高了太阳池的蓄热性能.     

海水淡化太阳能蒸馏技术研究现状与展望

介绍了海水淡化太阳能蒸馏技术的背景、原理、特点,综述了太阳能蒸馏装置的研究进展,对太阳能蒸馏技术的研究方法和研究现状从技术原理、装置分类、装置性能、装置中自然对流系数确定、装置经济性评估等方面进行全面总结,指出传统太阳能蒸馏装置存在的主要问题是占地面积大,产水量过低,太阳能利用率不高,分析了导致其产水量过低的原因,并对未来海水淡化太阳能蒸馏技术进行了展望.     

太阳能平板降膜再生过程的数值模拟

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气入口含湿量以及较高的溶液入口温度能够增大溶液表面和空气间的水蒸气压力差;而增大空气流动Re数和空气/溶液质量流量比可以提高空气、溶液间水分传质系数.采用这些措施都能够得到更好的再生效果.