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膜蒸馏海水淡化过程中污染物形成及其影响研究

发布时间:2021-12-24 03:29
  水资源的缺乏是现代社会面临最大的挑战之一,海水淡化可以有效地解决这一危机。膜蒸馏是近年来发展的一种新的海水淡化技术,与传统的反渗透、多级闪蒸技术相比,膜蒸馏可以有效降低操作温度和操作压力,是一种节能环保的海水淡化技术。真实海水淡化时,膜表面会产生大量污染,这严重影响膜蒸馏系统的正常运行。而目前对膜蒸馏污染物研究较少,为此本文利用膜蒸馏污染物测试系统对海水中各粒子的污染行为进行研究。本文主要创新点如下:(1)采用真实海水进料进行膜蒸馏实验,并采用超声时域反射法(ultrasonic time-domain reflectometry)测试系统对膜蒸馏污染物进行实时测量;(2)建立了膜蒸馏污染物生成模型,并采用计算流体力学(CFD)方法探究了膜蒸馏过程中污染物热质传递机理,及其对膜蒸馏产生的影响。本文主要由以下几个部分组成:(1)设计并搭建了膜蒸馏污染物测试系统,采用不同的进料状态评估污染物对膜蒸馏的影响。当料液中仅含有各类纯无机盐离子时,系统各项性能下降较慢,实验运行前127 h系统产水水质较好,膜表面污染物生长较慢,污染物主要是难溶盐。有机酸会加重PVDF膜的污染,当进料液含有有机酸时... 

【文章来源】:华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:105 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

膜蒸馏海水淡化过程中污染物形成及其影响研究


低温多效蒸发海水淡化流程示意图

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第一章绪论3闪蒸室压力控制在海水温度对应的饱和蒸气压以下,海水进入闪蒸室之后由于过热进而部分汽化,之后海水温度降低,产生的蒸汽冷凝后即为淡水。多级闪蒸有以下特点:①对原料海水的要求较低,预处理较为简单;②闪蒸室不容易结垢;③设备耐腐蚀要求高,因此设备造价也相应较高;④过程操作温度高,顶端水温可达110℃,因此耗能较大。图1-2多级闪蒸海水淡化流程示意图Fig.1-2Schematicdiagramofmultistageflashseawater(MSF)desalinationprocess(3)太阳能蒸馏太阳能海水淡化是从太阳光中获取能量,利用获得的能量进行海水淡化的技术。一般用于较为干旱的地区[9]。太阳能海水淡化可以分为直接法和间接法两种。直接法是直接收集太阳能热量进行淡化;间接法是利用太阳能光伏发电,再利用电能进行海水淡化。图1-3是直接太阳能海水淡化示意图。其结构比较简单,但是占地面积比较大,直接太阳能海水淡化系统产水速率2~4kg/(m2·d)。太阳光穿透玻璃或者塑料材质的顶棚,照射棚内海水,一般情况下水池底部为黑色,保证最好的吸收太阳光,海水吸热后蒸发,产生的蒸汽凝结在顶棚并最终滴落形成淡水。太阳能海水淡化不消耗化石能源、无污染,是一种具有潜力的海水淡化技术。但是太阳能海水淡化受地区以及气候的影响,难以稳定的提供淡水,装置面积较大,单位面积产水量较少。

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华南理工大学硕士学位论文4图1-3直接太阳能海水淡化示意图Fig.1-3Schematicdiagramofdirect-solardesalination1.2.2膜法海水淡化膜法海水淡化主要包括反渗透海水淡化技术(RO)和电渗析海水淡化技术(ED),膜法海水淡化技术主要依靠膜的选择透过性来实现盐水分离,其过程不需要大量热能,是目前使用较多的一种海水淡化方法。(1)反渗透海水淡化技术(RO)反渗透海水淡化技术[10]是目前主流海水淡化技术之一。在压力的驱动下,水通过半透膜进入膜的低压侧,海水中的盐和有机酸则被阻挡在膜的另一侧,并随着浓海水流出,进而实现盐水分离过程。图1-4为反渗透海水淡化示意图,相比于传统海水淡化,反渗透海水淡化具有耗能少,产水成本低的优点[11]。图1-4反渗透海水淡化示意图Fig.1-4Schematicdiagramofreverseosmosismembranedesalination


本文编号:3549735

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