集成膜法海水淡化过程中纳滤—反渗透膜面结垢趋势预测及防垢研究
发布时间：2022-12-17 08:36
随着国民经济的快速发展，生产和生活对淡水的需求不断增加。海水淡化是保障淡水资源的一种重要手段，但由于海水的高硬度，目前海水淡化技术仍然存在产水回收率低、成本较高的问题，成为制约其发展的瓶颈之一。纳滤膜能够有效地去除海水中的二价钙、镁离子和硫酸根离子，降低海水中的硬度，是一种很有前景的海水淡化预处理技术。但是，在高通量下纳滤膜面仍面临无机结垢和污染的风险。因此，开展纳滤膜的结垢趋势预测和防垢研究具有十分重要的意义。 本课题选择一种超低压和高离子选择性的纳滤膜元件，在5m~3·d-1的UF-NF-RO集成膜法海水淡化装置上，分别采用进水端和浓水端切向流速恒定两种操作方式，考察了浓水循环、加酸和加阻垢剂对纳滤产水回收率和截留性能的影响，进而深入研究了纳滤膜面的结垢趋势，结果如下： 1.以Pitzer电解质溶液理论预测高浓度电解质溶液中成垢离子的活度系数，结合浓差极化模型，建立了一种预测NF RO集成膜法海水淡化过程中浓水端和膜面处难溶性无机盐结垢趋势的方法。 2.中试规模的纳滤反渗透集成膜法海水淡化工艺中，在直流条件下，纳滤...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 膜法海水淡化的技术发展与挑战
1.1.1 海水淡化的发展
1.1.2 海水淡化中的膜污染与清洗
1.1.3 膜法海水淡化的预处理
1.1.3.1 常规预处理
1.1.3.2 膜法预处理
1.2 高回收率海水淡化工艺的应用研究进展
1.2.1 高回收率反渗透海水淡化工艺的研究进展
1.2.1.1 高压两段式SWRO淡化工艺
1.2.1.2 采用超滤作为预处理的双膜法工艺
1.2.1.3 采用纳滤软化的集成膜过程
1.2.1.4 热膜耦合海水淡化高回收率工艺
1.2.2 高回收率SWRO工艺中的无机结垢影响因素
1.2.2.1 流体力学条件的影响
1.2.2.2 进水物性的影响
1.2.2.3 膜性能的影响
1.3 纳滤膜无机结垢的研究进展
1.4 本论文研究目的与主要内容
第二章 试验流程与检测方法
2.1 原海水
2.2 试验用膜
2.3 超滤纳滤反渗透耦合工艺流程
2.4 分析方法
2.5 碳酸盐的估算
2.6 化学试剂
第三章 基于电解质溶液理论的结垢预测方法的建立
3.1 浓差极化模型及计算
3.2 无机结垢预测
3.3 基于电解质溶液理论的结垢预测方法的建立
3.4 本章小结
第四章 直流条件下NF-RO成垢趋势的研究
4.1 集成膜法海水淡化系统的分离性能
4.1.1 产水回收率随纳滤操作压力的变化
4.1.2 产水通量随纳滤操作压力变化的理论分析
4.1.3 产水通量随纳滤产水回收率的变化
4.1.4 测试过程中pH值、总碱度随纳滤产水回收率的变化
4.1.5 离子截留率随纳滤产水回收率的变化
4.1.6 离子截留率随纳滤产水回收率变化的理论分析
4.1.7 有机物截留率随纳滤产水回收率的变化
4.2 浓差极化效应分析
4.2.1 主要成垢离子浓差极化因子随纳滤产水回收率的变化
4.2.2 主要成垢离子表观和真实截留率随纳滤产水回收率的变化
4.2.3 主要成垢离子浓缩因子随纳滤产水回收率的变化
4.3 纳滤和反渗透膜面结垢趋势的理论预测
4.3.1 S&DSI随纳滤产水回收率的变化
4.3.2 过饱和度SI随纳滤产水回收率的变化
4.4 本章小结
第五章 循环条件下纳滤－反渗透海水淡化过程结垢趋势的研究
5.1 超滤-纳滤-反渗透耦合工艺流程
5.2 膜分离性能随纳滤产水回收率的变化
5.2.1 操作压力，回流比随纳滤产水回收率的变化
5.2.2 纳滤和反渗进水、浓水pH值随纳滤产水回收率的变化
5.2.3 无机盐和总硬度的表观截留率随纳滤产水回收率的变化
5.2.4 浓缩因子随纳滤产水回收率的变化
5.2.5 表观截留率，膜通量和比能耗随纳滤产水回收率的变化
5.3 集成工艺中纳滤浓差极化分析
5.3.1 集成工艺中纳滤浓差极化分析
5.3.2 主要成垢离子真实截留率随纳滤产水回收率的变化
5.4 集成工艺中结垢的预测
5.4.1 S&DSI指数
5.4.2 碱性无机垢CaCO_3的SI指数
5.4.3 非碱性无机垢CaSO_4的SI指数
5.5 本章小结
第六章 低离子选择性纳滤膜耦合工艺中成垢趋势的研究
6.1 集成膜法海水淡化系统的分离性能
6.1.1 操作压力、进水温度随纳滤产水回收率的变化
6.1.2 回流比随纳滤产水回收率的变化
6.1.3 膜通量随纳滤产水回收率的变化
6.1.4 表观截留率随纳滤产水回收率的变化
6.2 比能耗和无机成垢趋势随纳滤产水回收率的变化
6.3 本章小结
第七章 纳滤长期运行中膜污染和清洗效率研究
7.1 化学清洗过程
7.2 长期运行中纳滤膜对无机物的分离结果
7.2.1 纳滤膜产水回收率、水通量随运行时间的变化
7.2.2 纳滤膜对无机离子截留性能随运行时间的变化
7.2.3 纳滤膜浓水端膜面处无机结垢趋势随运行时间的变化
7.3 长期运行中纳滤膜对有机物的分离结果
7.4 纳滤膜污染和化学清洗结果
7.5 本章小结
第八章 结论及展望
8.1 结论
8.2 论文的创新点
8.3 展望
参考文献
符号
个人简历
博士期间发表论文情况
感谢基金支持
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳滤海水软化的实验研究[J]. 李晓明,王铎,柴涛,苏保卫,高高堦. 高校化学工程学报. 2009(04)
[2]海上油田注水纳滤软化中试研究[J]. 尚言武,成怀刚,王铎,高学理,高从堦. 化工进展. 2009(03)
[3]动电法研究聚酰胺类纳滤膜界面电现象[J]. 马准,汪锰,王铎,苏保卫,高从堦. 分析化学. 2008(12)
[4]纳滤海水软化性能及膜污染研究[J]. 李晓明,王铎,高学理,高从堦. 水处理技术. 2008(04)
[5]超滤用于海水淡化预处理的研究进展[J]. 徐佳,苏保卫,高忠文,王玉红,王铎,高从堦. 膜科学与技术. 2007(01)
[6]胶州湾海水纳滤软化的研究[J]. 苏保卫,王玉红,李晓明,王铎,姚野,高从堦. 水处理技术. 2007(02)
[7]反渗透-纳滤海水淡化最佳化[J]. 陈益棠,胡昕. 水处理技术. 2006(09)
[8]高回收率反渗透海水淡化工艺[J]. 陈益棠,章宏梓,周倪民. 水处理技术. 2005(06)
[9]高回收率反渗透-纳滤海水淡化成本[J]. 陈益棠,陈雷. 水处理技术. 2004(05)
[10]高回收率反渗透海水淡化[J]. 陈益棠,陈波. 水处理技术. 2004(04)
硕士论文
[1]超滤—纳滤集成膜法海水软化工艺的实验研究[D]. 宋跃飞.中国海洋大学 2010
[2]纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究[D]. 段晓杰.中国海洋大学 2010
本文编号：3719592
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 膜法海水淡化的技术发展与挑战
1.1.1 海水淡化的发展
1.1.2 海水淡化中的膜污染与清洗
1.1.3 膜法海水淡化的预处理
1.1.3.1 常规预处理
1.1.3.2 膜法预处理
1.2 高回收率海水淡化工艺的应用研究进展
1.2.1 高回收率反渗透海水淡化工艺的研究进展
1.2.1.1 高压两段式SWRO淡化工艺
1.2.1.2 采用超滤作为预处理的双膜法工艺
1.2.1.3 采用纳滤软化的集成膜过程
1.2.1.4 热膜耦合海水淡化高回收率工艺
1.2.2 高回收率SWRO工艺中的无机结垢影响因素
1.2.2.1 流体力学条件的影响
1.2.2.2 进水物性的影响
1.2.2.3 膜性能的影响
1.3 纳滤膜无机结垢的研究进展
1.4 本论文研究目的与主要内容
第二章 试验流程与检测方法
2.1 原海水
2.2 试验用膜
2.3 超滤纳滤反渗透耦合工艺流程
2.4 分析方法
2.5 碳酸盐的估算
2.6 化学试剂
第三章 基于电解质溶液理论的结垢预测方法的建立
3.1 浓差极化模型及计算
3.2 无机结垢预测
3.3 基于电解质溶液理论的结垢预测方法的建立
3.4 本章小结
第四章 直流条件下NF-RO成垢趋势的研究
4.1 集成膜法海水淡化系统的分离性能
4.1.1 产水回收率随纳滤操作压力的变化
4.1.2 产水通量随纳滤操作压力变化的理论分析
4.1.3 产水通量随纳滤产水回收率的变化
4.1.4 测试过程中pH值、总碱度随纳滤产水回收率的变化
4.1.5 离子截留率随纳滤产水回收率的变化
4.1.6 离子截留率随纳滤产水回收率变化的理论分析
4.1.7 有机物截留率随纳滤产水回收率的变化
4.2 浓差极化效应分析
4.2.1 主要成垢离子浓差极化因子随纳滤产水回收率的变化
4.2.2 主要成垢离子表观和真实截留率随纳滤产水回收率的变化
4.2.3 主要成垢离子浓缩因子随纳滤产水回收率的变化
4.3 纳滤和反渗透膜面结垢趋势的理论预测
4.3.1 S&DSI随纳滤产水回收率的变化
4.3.2 过饱和度SI随纳滤产水回收率的变化
4.4 本章小结
第五章 循环条件下纳滤－反渗透海水淡化过程结垢趋势的研究
5.1 超滤-纳滤-反渗透耦合工艺流程
5.2 膜分离性能随纳滤产水回收率的变化
5.2.1 操作压力，回流比随纳滤产水回收率的变化
5.2.2 纳滤和反渗进水、浓水pH值随纳滤产水回收率的变化
5.2.3 无机盐和总硬度的表观截留率随纳滤产水回收率的变化
5.2.4 浓缩因子随纳滤产水回收率的变化
5.2.5 表观截留率，膜通量和比能耗随纳滤产水回收率的变化
5.3 集成工艺中纳滤浓差极化分析
5.3.1 集成工艺中纳滤浓差极化分析
5.3.2 主要成垢离子真实截留率随纳滤产水回收率的变化
5.4 集成工艺中结垢的预测
5.4.1 S&DSI指数
5.4.2 碱性无机垢CaCO_3的SI指数
5.4.3 非碱性无机垢CaSO_4的SI指数
5.5 本章小结
第六章 低离子选择性纳滤膜耦合工艺中成垢趋势的研究
6.1 集成膜法海水淡化系统的分离性能
6.1.1 操作压力、进水温度随纳滤产水回收率的变化
6.1.2 回流比随纳滤产水回收率的变化
6.1.3 膜通量随纳滤产水回收率的变化
6.1.4 表观截留率随纳滤产水回收率的变化
6.2 比能耗和无机成垢趋势随纳滤产水回收率的变化
6.3 本章小结
第七章 纳滤长期运行中膜污染和清洗效率研究
7.1 化学清洗过程
7.2 长期运行中纳滤膜对无机物的分离结果
7.2.1 纳滤膜产水回收率、水通量随运行时间的变化
7.2.2 纳滤膜对无机离子截留性能随运行时间的变化
7.2.3 纳滤膜浓水端膜面处无机结垢趋势随运行时间的变化
7.3 长期运行中纳滤膜对有机物的分离结果
7.4 纳滤膜污染和化学清洗结果
7.5 本章小结
第八章 结论及展望
8.1 结论
8.2 论文的创新点
8.3 展望
参考文献
符号
个人简历
博士期间发表论文情况
感谢基金支持
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳滤海水软化的实验研究[J]. 李晓明,王铎,柴涛,苏保卫,高高堦. 高校化学工程学报. 2009(04)
[2]海上油田注水纳滤软化中试研究[J]. 尚言武,成怀刚,王铎,高学理,高从堦. 化工进展. 2009(03)
[3]动电法研究聚酰胺类纳滤膜界面电现象[J]. 马准,汪锰,王铎,苏保卫,高从堦. 分析化学. 2008(12)
[4]纳滤海水软化性能及膜污染研究[J]. 李晓明,王铎,高学理,高从堦. 水处理技术. 2008(04)
[5]超滤用于海水淡化预处理的研究进展[J]. 徐佳,苏保卫,高忠文,王玉红,王铎,高从堦. 膜科学与技术. 2007(01)
[6]胶州湾海水纳滤软化的研究[J]. 苏保卫,王玉红,李晓明,王铎,姚野,高从堦. 水处理技术. 2007(02)
[7]反渗透-纳滤海水淡化最佳化[J]. 陈益棠,胡昕. 水处理技术. 2006(09)
[8]高回收率反渗透海水淡化工艺[J]. 陈益棠,章宏梓,周倪民. 水处理技术. 2005(06)
[9]高回收率反渗透-纳滤海水淡化成本[J]. 陈益棠,陈雷. 水处理技术. 2004(05)
[10]高回收率反渗透海水淡化[J]. 陈益棠,陈波. 水处理技术. 2004(04)
硕士论文
[1]超滤—纳滤集成膜法海水软化工艺的实验研究[D]. 宋跃飞.中国海洋大学 2010
[2]纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究[D]. 段晓杰.中国海洋大学 2010
本文编号：3719592
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3719592.html
