基于聚四氟乙烯中空纤维膜的空气间隙式膜蒸馏研究

发布时间：2017-03-29 03:01

  本文关键词：基于聚四氟乙烯中空纤维膜的空气间隙式膜蒸馏研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城镇化的建设进程加快以及人口的不断增加,水资源的污染与匮乏问题日益突显。膜蒸馏是一种新型的、易操作、可利用工业低品位热源等优势的膜分离技术,但其能耗高、热效率低一直阻碍着工业化进程的推进。多效膜蒸馏技术是在膜蒸馏的基础上加入一个内部热能回收装置,可提高内部蒸汽的热利用率,减少能耗的损失。本文采用自制的聚四氟乙烯(PT_FE)中空纤维膜为热膜,PT_FE中空实壁管为冷膜,热膜数量与冷膜数量以1:6的比例相互缠绕,制成内部有热能交换的空气间隙式膜蒸馏组件,以造水比(GOR)、产水通量(J)、截留率(R)作为衡量指标,考察了热料液进口温度T_1、冷侧进水温度T_4、进料液进口流速Q、进料液浓度等因素对空气间隙式膜蒸馏性能的影响。主要研究内容与结论如下:(1)以2%NaCl溶液作为进料液,对单支膜蒸馏组件进行试验。实验结果表明,随着热料液进口温度T_1的升高,产水通量与造水比均变大;随着冷侧进口温度T_4的升高,产水通量变小,造水比变大;随着进料液进口流速Q的增大,产水通量变大,造水比变小。而截留率一直稳定在99.9%,且在实验过程中,GOR最高可达2.907,J最高可达6.144 L·m-2·h-1。(2)以2%NaCl溶液作为进料液,对两支膜组件进行串联。实验结果表明,T_1、T_4和Q对产水通量和造水比的影响与单支膜组件实验结果类似,但两支组件串联后造水比与产水通量最高仅为1.798与3.888 L·m-2·h-1,要小于单支组件的产水通量与造水比。(3)以电镀反渗透浓水作为进料液,进行浓缩试验。实验结果表明,当T_1、T_4和Q分别为80℃,30℃,40 L·h-1,空气间隙式膜蒸馏装置可将电镀反渗透浓水的COD由760 mg·L-1浓缩至6000 mg·L-1,电导率由37000μs·cm-1浓缩至300000μs·cm-1,产水通量为3.160 L·m-2·h-1,在浓缩过程中,膜组件的操作性能稳定,产水COD小于10 mg·L-1,产水电导率小于50μs·cm-1。(4)以质量分数为3%稀硫酸溶液作为进料液,在单支组件中进行试验。浓缩实验中,当T_1、T_4和Q分别为80℃,30℃,40 L·h-1,硫酸溶液质量分数由3%浓缩至20%,产水通量为2.780 L·m-2·h-1,产水电导率为150μs·cm-1。稳定性试验中,膜组件的操作性能稳定,连续运行300 h,产水通量维持在2.938L·m-2·h-1以上,产水电导率稳定在46μs·cm-1以下。
【关键词】：PTFE中空纤维膜 空气间隙式膜蒸馏 造水比 产水通量 浓缩
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 膜蒸馏概述10-17
• 1.2.1 膜蒸馏的概念及其分类10-14
• 1.2.2 膜蒸馏的优缺点14
• 1.2.3 膜蒸馏用膜材料的研究14-16
• 1.2.4 膜蒸馏的历史与发展16-17
• 1.3 膜蒸馏的应用17-20
• 1.3.1 海水及苦咸水脱盐17-18
• 1.3.2 工业废水的处理18
• 1.3.3 反渗透浓水的处理18-19
• 1.3.4 硫酸等化工物质深度的浓缩19-20
• 1.4 课题的主要研究内容20-21
• 第2章 空气间隙式膜蒸馏用于NaCl溶液的研究21-33
• 2.1 实验部分21-24
• 2.1.1 试剂和仪器21
• 2.1.2 PT_FE中空纤维膜的规格21-22
• 2.1.3 膜蒸馏组件制备及参数22
• 2.1.4 内部有热能交换的空气间隙式膜蒸馏过程22-23
• 2.1.5 实验性能评价指标23-24
• 2.1.5.1 产水通量23-24
• 2.1.5.2 造水比24
• 2.1.5.3 截留率24
• 2.2 结果与讨论24-32
• 2.2.1 热料液进口温度T_1对产水通量、造水比和截留率的影响24-26
• 2.2.2 冷料液进口温度T_3对产水通量、造水比和截留率的影响26-28
• 2.2.3 进料液流量Q对产水通量、造水比和截留率的影响28-30
• 2.2.4 料液浓度对产水通量、造水比和截留率的影响30-32
• 2.3 小结32-33
• 第3章 串联膜蒸馏组件用于NaCl溶液的脱盐研究33-38
• 3.1 实验部分33-35
• 3.1.1 试验中所用试剂和仪器33
• 3.1.2 试验中所用膜丝规格33
• 3.1.3 空气间隙式膜蒸馏组件制备及参数33-34
• 3.1.4 实验装置与实验流程34-35
• 3.2 结果与讨论35-37
• 3.2.1 串联组件与单支组件产水通量的对比试验35-36
• 3.2.2 串联组件与单支组件造水比的对比试验36-37
• 3.3 小结37-38
• 第4章 空气间隙式膜蒸馏处理电镀RO浓水的研究38-46
• 4.1 实验部分38-40
• 4.1.1 RO浓水水质、材料和仪器38-39
• 4.1.2 膜蒸馏组件的的制备与参数39
• 4.1.3 实验装置与运行流程39-40
• 4.2 结果与讨论40-44
• 4.2.1 热料液进口温度T_1对产水通量，，造水比和产水指标的影响40-41
• 4.2.2 冷料液进口温度T_4对产水通量，造水比和产水指标的影响41-42
• 4.2.3 料液流量对产水通量和造水比的影响42-43
• 4.2.4 RO浓水浓缩倍数对产水通量，造水比和产水指标的影响43-44
• 4.3 小结44-46
• 第5章 空气间隙式膜蒸馏浓缩稀硫酸的研究46-54
• 5.1 实验部分46-49
• 5.1.1 试验中所用试剂、材料参数和仪器46-47
• 5.1.2 膜蒸馏组件的的制备与参数47
• 5.1.3 实验装置与实验流程47-49
• 5.1.3.1 深度浓缩试验流程48
• 5.1.3.2 稳定性试验流程48-49
• 5.2 结果与讨论49-52
• 5.2.1 深度浓缩试验49-51
• 5.2.2 稳定性实验51-52
• 5.3 小结52-54
• 第6章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 硕士期间发表论文情况61-62
• 致谢62

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本文编号：273514