宽流道反渗透膜抗污染性能分析

发布时间：2020-06-22 04:35

【摘要】：反渗透(RO)技术已经越来越多的应用到纯水制备、中水回用、海水淡化以及浓缩工艺当中。然而膜污染依旧是限制反渗透技术发展和应用的一大重要因素。本课题引入宽流道反渗透理念,针对反渗透系统运行中经常面临的典型问题:浓差极化、有机污染和无机结垢污染,系统探讨了反渗透组件浓水侧流道宽度和浓水隔网定向角度的改变对膜组件抗污染性能的影响规律,在此基础上以最佳流道宽度和隔网定向角度为主要参数设计宽流道RO组件,与传统市售RO组件抗污染性能进行全面对比分析。流道宽度部分实验结果表明,流道宽度的增加可以有效提升膜的产水通量,同时减缓膜内浓差极化现象;对膜组件抗有机污染性能分析表明,流道宽度的优化可有效减缓膜面污染物的累积效率,当流道宽度增加至30 mil时,运行180 min后通量衰减率降低了 6.3%,同时提升对进水SDI的耐受限度;抗无机污染部分的分析表明,流道宽度的增大有效的改善膜内无机污染累积的问题,减缓了通量衰减速率,并提升了低压冲洗效率,通过冲洗后30 mil通量恢复率比20 mil膜组件提升了 9.5%;综合trade-off效应与“回收率-脱盐率”关系曲线分析,当膜组件的进水流道宽度达到30 mil时具有更优越的抗污染性能和分离性能。定向角度部分实验结果表明,在流道宽度30 mil不变前提下,隔网定向角度的优化有效缓解了浓差极化现象,表现为更低的通量衰减速率;并且有机污染分析表明,浓水隔网定向角度从0°变成45°时180 min内膜通量衰减速率下降25.5%,一个低压冲洗周期内的膜运行时间延长了 89.3%,低压冲洗后膜通量恢复率提高了12.3%;与流道宽度相比,隔网定向角度对膜内无机结垢表现出更大的影响效果,定向角度最大的30 mil-45°膜组件运行180 min后的通量衰减率比0°定向角度降低14.6%,并在低压冲洗后表现出更高的通量恢复率;综合trade-off效应分析后可知45°膜组件在抗污染及分离性能方面更具优势。在此基础上,选择30 mil流道宽度和45°隔网定向角度为宽流道反渗透最佳设计参数,并与与普通市售的20 mil-40°组件的抗污染性能进行进一步对比分析,发现30 mil-45°膜组件在抗浓差极化、有机污染及膜冲洗性能恢复方面均表现出明显优于普通市售RO组件的性能。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;TQ051.893
【图文】：

反渗透膜,组件结构,碟管式

少污染物积累，增加传质，降低能量损耗等一系列的目的。目前，改变和优化膜逡逑结构，成为提升膜性能的一个有效手段。逦‘逡逑卷式膜结构（ＳＷＭ）由于占地面积少，堆砌密度高，膜组件更换便捷等优逡逑点，成为当今社会应用面最广的膜构型。市售的反渗透膜一般均为卷式膜组件，逡逑流道宽度以２０ｍｉｌ的居多。然而作为较传统的卷式膜构型，也存在诸多不足，如逡逑抗污染性能较差，对进水水质要求高，需要复杂的膜前预处理及频繁的膜清洗以逡逑保证其膜性能。针对这些缺点，碟管式反渗透膜（ＤＴＲＯ）应运而生，图１－２为逡逑碟管式反渗透膜组件内部结构图，完全不同于卷式反渗透膜结构，碟管式反渗透逡逑将圆形膜片层叠压实，进水在导流盘的作用下在膜内呈Ｓ装流动１４｜１。与卷式反渗逡逑透膜相比，碟管式反渗透膜由于其内部特殊的Ｓ行流道，导致膜内湍流较强，减逡逑缓了浓差极化现象和污染物的累积：并且膜片与导流盘之间形成的开放式宽流道逡逑结构使碟管式反渗透膜具有更强的抗污染性能，进水只需简单的预处理；结构的逡逑特殊性致使其能承受更高的操作压力，从而提升渗透通量。然而其缺点也很明显，逡逑膜结构的改变导致其与卷式结构相比膜堆砌密度降低，有效膜面积减小，增大了逡逑占地面积：并且高昂的膜组件价格使其泛用性大大降低［４２４５］。逡逑

技术路线图,抗污染性,绪论,膜性能

一技术路线图

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