磁场对反渗透海水淡化中传质行为影响机制研究

发布时间：2021-01-01 23:19

　　在世界上很多国家和地区，水资源短缺是限制社会经济可持续发展的一个重要因素，由于海水资源储量丰富，海水淡化是解决水资源问题的重要途径，对现有海水淡化技术的任何改进将显著提高人们的生活质量。目前，效率最高的海水淡化方法是反渗透法，但仍存在需要高压和经常更换膜组件的问题，因此急需对现有海水淡化技术进行改进。考虑到磁场在水处理方面的优势，我们提出了基于旋转电磁效应海水淡化技术，该方法具有抑垢、缓蚀、杀菌、灭藻，能源利用率高和设备动力损耗低等优点，但其中磁场对海水微观结构和动力学性质以及海水淡化过程中水分子和盐离子在反渗透膜中传质行为的作用效果和机制，旋转电磁效应涉及的主要因素对磁场作用效果的影响规律并不明确，因此本文开展了该方面的分子动力学模拟和实验研究。采用分子动力学模拟方法，以扩散系数为依据，选择与实验数据最接近的SPCE水分子模型和合适的势能参数，研究磁场对纯水和NaCl溶液中水分子扩散系数、对相关函数、配位数等的影响。模拟结果表明，磁场作用下，纯水中水分子之间的氢键网络增强、结构有序性增强、分子簇平均尺寸增加；NaCl溶液中两种离子与水分子之间作用均减弱、水合离子尺寸减小、水合数目减少... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

多级闪蒸海水淡化方法示意图

图 1-1 多级闪蒸海水淡化方法示意图[1]Fig. 1-1 MSF desalination scheme[1]法通过将海水、苦咸水或者地表水施加压力到意图如图 1-2 所示。利用反渗透膜仅允许水通子获得淡化水。RO 方法主要的能耗来源是为盐浓度直接相关，所以苦咸水淡化最常选择该海水淡化所需压力达到 54 ~ 80 bar。随着 RO 产水所需压力增加，系统回收率下降，因此海40%左右。由于 RO 工厂的大部分能耗来自于对备对排出浓盐水的机械压缩能进行回收的装置降低到苦咸水淡化系统的能耗值，大约 9 kJ/大多数有机物、海藻、细菌、颗粒和其他污染过膜之前进行预处理，尽管这会明显地增加 R

图 1-3 多效蒸馏海水淡化方法示意图[1]Fig. 1-3 ME desalination scheme[1]蒸馏法是靠降低压力来驱动蒸发，蒸发热由机械压缩机(MV(TVC)产生的压缩空气提供，示意图如图 1-4 所示。压汽蒸用于中小型安装场所。MVC 装置最大产水量 3,000 m3/day到 20,000 m3/day。MVC 系统通常只有一级，而 TVC 系统种差异源于 MVC 系统单位产水量对应的的能耗是相同的， MVC 级数只是简单的提高产量，而 TVC 可以通过增加额效率[9, 10]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁化对水的性质影响的研究[J]. 杨明,刘伟,徐革联.  化工时刊. 2007(06)
[2]浓度对NaCl水溶液影响的分子动力学模拟[J]. 孙炜,陈中,黄素逸.  武汉理工大学学报. 2005(07)
[3]磁处理对水溶液pH值和电导率的影响[J]. 黄征青,徐洪涛,黄光斗.  水处理技术. 2003(01)

博士论文
[1]旋转式机电热换能器及其对水媒质磁化作用的研究[D]. 陈磊.哈尔滨工业大学 2011
[2]基于旋转电磁效应的循环水系统抑垢缓蚀机制研究[D]. 张鹏.哈尔滨工业大学 2008
[3]反渗透膜及水溶液内扩散过程的分子模拟研究[D]. 刘清芝.中国海洋大学 2007

硕士论文
[1]基于旋转耦合电磁理论海水淡化技术基础研究[D]. 宫海龙.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：2952182