纳滤海水淡化及其脱硼性能研究

发布时间：2020-08-04 17:01

【摘要】： 双级纳滤海水淡化是一种新型的海水淡化技术,它采用双级流程将操作压力较低的纳滤技术应用于海水淡化领域,以降低能耗,同时保证产水水质基本达到饮用水标准,有望成为由海水制取饮用水的重要技术。本文利用商业膜元件对双级纳滤海水淡化进行了详细研究,并针对其脱硼问题,提出了络合+双级纳滤的新型海水淡化脱硼方法。 建立了单元件商业膜实验装置,基于双级纳滤海水淡化的特点及饮用水水质要求,对不同纳滤膜元件进行了对比筛选实验,选择FilmtecTM NF90-4040纳滤膜为本实验用膜。详细考察了压力、温度、流量等因素对双级纳滤的脱盐产水性能及浓水结垢的影响,获得面向工业应用的传质数据及规律。结果表明双级纳滤可有效降低海水盐度。在第一级进水压力35bar,进水流量2.46m3/h,温度20℃条件,第二级进水流量1.8m3/h,进水压力10-30bar的较宽范围内,产水TDS均可达到饮水水质标准。对于不同进水盐度条件下产水TDS-进水压力曲线变化规律进行了探讨。 首次利用商业膜元件详细考察了双级纳滤海水淡化脱硼效果,并在第二级进水进行了调节pH值脱硼研究。在实验条件下,在第二级进水pH值为10.3时最终产水硼浓度可降至1.0mg/L左右。首次提出利用多羟基化合物络合与双级纳滤相结合进行海水淡化脱硼的方法,并对络合反应+双级纳滤的新型脱硼过程进行了深入研究。经过筛选实验,选择山梨醇为本实验络合添加剂,并分别考察了其在第一级与第二级的络合除硼效果。实验结果表明,此方法可有效降低硼含量,结合pH调节可将第二级产水硼浓度降至0.1mg/L以下。通过分子模拟显示,络合反应后的含硼基团分子尺寸及构型均有较大变化,利于纳滤膜对其截留。 通过实验数据计算得到产水通量系数与盐通量系数,建立了递推公式,模拟计算工业规模流程的产水性能。考察了单级操作过程各影响因素对能耗的影响。建立了3种不同双级纳滤海水淡化流程的能耗模型,与传质方程相结合计算得到不同双级纳滤流程的能耗及操作因素的影响规律,并与反渗透过程进行比较。结果表明双级纳滤海水淡化可在一定程度上降低产水的吨水能耗,是一种经济可行的海水淡化方法。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P747
【图文】：

理部分较为严格。能量回收装置则是反渗透系统中另一重要装置，它的出现及优异表现对于降低反渗透海水淡化能耗，推广反渗透技术具有重要意义[9-12]。图 1-1 反渗透海水淡化流程Fig.1-1 Schematic diagram of reverse osmosis seawater desalination(2)多级闪蒸海水淡化技术-MSF

第一章 文献综述盐水进入后急速的部分气化，产生的蒸汽用于与进料海水换热，加热进同时本身冷凝为淡水，而盐水温度降低，引入下一级继续闪蒸。多级闪般包括排热段(Heat Rejection Section)、热回收段(Heat Recovery Sectio热段(Heat Input Section)三部分，具体流程如图 1-2 所示。MSF 技术大从 20 世纪 50 年代开始，它的出现克服了浸没式蒸发装置结垢严重的 110℃左右的操作温度下运行，同时操作简单。但与 MED 等其他热法相比热效率较低，因此一系列改进型的 MSF 相继出现，在一定程度上能耗[13]。(3)低温多效海水淡化技术-MED

腐蚀材料的研究开发、新型能源及能量再利用进海水淡化技术的快速发展，使之真正成为安来源。化方法管反渗透、多级闪蒸、低温多效等海水淡化技，但其本身诸如能源能耗、适用范围等局限性依化方法作为主流方法的补充不断涌现。水淡化方法步，一系列不同于传统的反渗透、多级闪蒸、海水淡化技术先后涌现，尽管在推广上存在某些场合具有适应性。

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本文编号：2780830