PTFE中空纤维膜工程仿真与应用

发布时间：2023-03-12 04:14

　　膜法水处理工艺由于占地面积小、处理效率高在水处理领域有广泛的应用。聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜具有良好的化学稳定性和力学强度,在高难废水的处理领域有重要应用。聚四氟乙烯中空纤维膜使用包缠与热处理制备而成,它由耐高温支撑层和聚四氟乙烯过滤层组成。聚四氟乙烯中空纤维膜使用热法处理表面,使纤维热粘合形成较大节点并拥有一定刚性,从而获得一定的过滤效果。热法处理聚四氟乙烯中空纤维膜,存在支撑层材料耐温要求高、表面温度分布差异大等问题。因此,需要深入了解聚四氟乙烯中空纤维膜热焊接成型过程,提出新的热焊接成型方式。在工程应用中,聚四氟乙烯中空纤维膜产水通量低,其膜面积有效利用率低,存在部分膜丝长期没有水通量导致的反向浸润问题。所以,需要建立一个适合聚四氟乙烯中空纤维膜过滤运行过程的流体模型,提高膜丝利用率。聚四氟乙烯中空纤维膜用于常见的膜生物反应器(MBR)时,存在占地面积大和运行成本高的问题。因此制备了聚四氟乙烯膜曝气生物反应器(PTFE-MABR),取代好氧池功能,提高处理效率。具体研究内容如下:(1)聚四氟乙烯中空纤维膜热焊接成型的仿真与优化设计聚四氟乙烯中空纤维膜热焊接成型过程仿真模型,...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1.引言
    1.2.过滤膜分类
    1.3.PTFE中空纤维膜的特点
        1.3.1.成膜机理
        1.3.2.膜结构
    1.4.计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,简称CAE)概括
        1.4.1.CAE一般分析工作流程
        1.4.2.当前CAE发展遇到的问题
        1.4.3.计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)
        1.4.4.Siementer3d概括
    1.5.膜曝气生物反应器介绍
        1.5.1.MABR原理
        1.5.2.MABR优势
        1.5.3.MABR膜组件
        1.5.4.MABR生物膜
    1.6.研究的背景及研究内容
        1.6.1.研究背景
        1.6.2.研究意义
        1.6.3.研究内容
第2章 PTFE中空纤维膜热焊接成型过程中的分析与应用
    2.1.烘道热流分析
        2.1.1.模型建立与简化
        2.1.2.模型用到的假设和误差来源
        2.1.3.理论数据的验证
        2.1.4.中空纤维膜的热流场
    2.2.烘道内膜丝成型分析
        2.2.1.模型建立与简化
        2.2.2.模型用到的假设和误差来源
        2.2.3.结果与验证
    2.3.模拟两种加热工艺
        2.3.1.PTFE生产工艺的改进方向
        2.3.2.电热管与感应加热仿真模拟
        2.3.3.模型用到的假设和误差来源
        2.3.4.电热管模型的仿真结果与验证
        2.3.5.感应加热模型的仿真结果
        2.3.6.感应加热镀膜仿真验证
        2.3.7.铝箔感应加热方式验证
    2.4.本章小结
第3章 PTFE中空纤维膜组件优化
    3.1.模型的建立与简化
        3.1.1.边界条件
        3.1.2.网格划分
        3.1.3.解算方案
        3.1.4.湍流模型比较分析
    3.2.膜壳优化
    3.3.工程验证
    3.4.膜片长度敏感度分析
    3.5.本章小结
第4章 PTFE-MABR膜的制备和工程应用
    4.1.MABR工程背景
        4.1.1.MABR工作原理
        4.1.2.MABR工程使用的结构
    4.2.MABR的制备和表征
        4.2.1.实验原料和仪器
        4.2.2.MABR制备
        4.2.3.制备参数选择
        4.2.4.MABR表征
        4.2.5.PTFE-MABR的特点
    4.3.PTFE-MABR膜组件
    4.4.PTFE-MABR小试应用情况
        4.4.1.工程设计条件
        4.4.2.污泥挂载能力
        4.4.3.PTFE-MABR的去除实验
    4.5.本章小结
第5章 结论和展望
    5.1.结论
    5.2.展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3760924