高通量超疏水的梯度结构复合膜及膜蒸馏应用

发布时间：2022-01-23 07:18

　　高盐废水处理和循环利用是缓解全球水资源短缺的重要途径,也是我国工业绿色发展的重大需求。超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术产生的大量高盐废水回收困难,直接排放会导致环境污染,资源流失。膜蒸馏技术可以同步实现高盐废水的“零排放”和资源化利用。现存的膜蒸馏用膜由于疏水性和抗污染性不足易导致膜污染和膜润湿现象,制约了膜蒸馏技术的广泛应用。因此,如何通过简便高效的方法制备超疏水、抗污染和高通量的膜蒸馏用膜是亟待解决的关键问题。本文开发了简便快捷的新型工艺制备高通量抗污染的超疏水聚丙烯（PP）复合膜,并将其应用于膜蒸馏过程处理高盐溶液,对其通量稳定性和抗污染机理展开深入探究。提出等离子表面处理和氟化改性方法,制备超疏水F-K-PP/N膜。以微孔PP膜为基膜,通过等离子表面处理增大孔径,提高传质效率;然后利用含氟硅烷降低表面自由能,增强表面疏水性。通过改变等离子体处理时间和功率实现疏水性可控变化。在50 W处理3 min的最优条件下制备的超疏水复合膜表面接触角可达150°。在真空膜蒸馏（VMD）处理高浓度NaCl和MgCl₂双盐体系中,复合膜膜初始通量达到18.53 kg/（m

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高盐废水来源示例图

热蒸馏法主要为多级闪蒸(MSF)和多效蒸馏法(MED)[9]。MSF原理示意图如图1.2所示。MSF和MED都需要消耗大量热能和电能,在分离过程中,利用化石燃料、电厂废热、核反应器、以及其它可再生能源提供外部热量,对海水预热使其达到预期温度。通过溶剂蒸发和水蒸汽冷凝完成分离,得到淡水资源。MSF由于操作弹性大,可利用低品位热源,已广泛用于海水和苦咸水的回收,但是对原料液预处理要求较高,并且容易结垢,经济利用价值有待提升[10]。(3)膜分离法

反渗透技术(RO)是膜分离方法中应用最广泛且经济高效的水处理技术。RO原理示意图如图1.3所示,其利用筛分效应原理,采用半透膜作为分离介质,在压力推动下,原料液中的水分子通过膜孔到达渗透侧,而无机盐离子被截留在渗余侧得到浓缩溶液[11]。RO装置主要由四部分单元构成,分别为预处理装置、加压装置、膜组件和后处理装置。预处理过程需要进行过滤和消毒措施去除悬浮颗粒和微生物,防止出现膜表面结垢和生物污染,破坏膜表面结构和性能,影响分离效率。RO常温下即可操作,与传统热分离法相比,能耗低、产品纯度高,但是对原料预处理要求较高,并且需要高压操作,会造成膜材料的结构损坏,降低膜材料使用寿命,并且渗余侧的高浓缩盐溶液仍然无法回收,易造成二次污染[12,13]。电渗析技术(ED)是一种电化学分离工艺,常压下即可操作,其原理示意图如图1.4所示。利用外加直流电和膜材料的选择性实现盐水分离[14,15]。ED单元由以下组件构成:预处理系统、膜堆、低压循环泵、直流电源、整流器或光伏系统和后处理装置。ED的操作原理如下:阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,在外加直流电的作用下,盐溶液中的阴阳离子定向移动,形成盐离子在浓室富集,淡水从淡室中得以收集[16]。但是,ED盐截留率较低,并且对于不带电荷的粒子难以去除,因此产品纯度不高。

【参考文献】：
期刊论文
[1]焦化生化出水电渗析脱盐研究[J]. 梁源,姚林,赵志娟,石绍渊,李林,曹宏斌.  化学工业与工程. 2015(05)
[2]膜蒸馏耦合结晶技术处理碱渣废水[J]. 刘冬,丁忠伟,刘丽英.  北京化工大学学报(自然科学版). 2014(04)
[3]煤化工废水处理现状及发展方向[J]. 王香莲,湛含辉,刘浩.  现代化工. 2014(03)
[4]高盐有机废水处理技术研究新进展[J]. 钟璟,韩光鲁,陈群.  化工进展. 2012(04)



本文编号：3603874