發(fā)布時間：2020-05-12 22:05

【摘要】：在海島開發(fā)建設(shè)過程中,電滲析小型海水淡化技術(shù)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。但是該技術(shù)存在的出水硼含量高、能耗大的問題還需要進(jìn)一步解決。針對以上問題,本文首先以實驗室配置模擬海水,提出濃水分段外排電滲析的方法,將電滲析過程中的濃水分一至五段外排,考察該過程中溶液中的鹽和硼的去除效果、pH值、電阻、電流效率以及水遷移量的變化情況;并針對電滲析的時長、pH值、離子交換膜的品種等影響電滲析海水淡化硼去除效果的因素進(jìn)行操作工藝優(yōu)化,提高電滲析海水淡化過程中硼的去除效果;并且組建了一套便攜式小型海水淡化設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場小試。研究發(fā)現(xiàn):1.采用濃水分段外排電滲析方法時,模擬海水脫鹽速率隨著濃水分段外排數(shù)從一至五段增加而增加;含鹽量降至《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求的500mg/L需要的時間逐漸縮短;離子的電遷移系數(shù)λ基本保持不變,離子的濃差擴(kuò)散系數(shù)μ同比有所降低;水的電滲透系數(shù)φ基本保持不變,水的濃差擴(kuò)散系數(shù)ρ逐漸減小,淡室中因為濃淡室之間的濃差導(dǎo)致的水損失量也隨分段數(shù)增加而減小。2.采用濃水分段外排電滲析方法時,對模擬海水中硼的去除效果最好的四段濃水分段外排法,可以在180min的電滲析過程內(nèi)將模擬海水中硼的濃度從5mg/L降至0.461mg/L,達(dá)到了《飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。3.采用濃水分段外排電滲析方法時,淡室的pH值呈上升趨勢,但能夠滿足《飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》pH值的要求;同時,膜堆電阻隨濃水分段外排段數(shù)增加而逐漸減緩,膜堆的電流效率提升明顯,平均效率最高可達(dá)90.4%;膜堆能耗逐漸降低,四段法濃水分段外排電滲析的能耗最低。4.對影響電滲析海水淡化硼去除效果的因素進(jìn)行操作工藝優(yōu)化。結(jié)果表明,當(dāng)電滲析時長為210min時,淡室中硼的濃度最低;當(dāng)?shù)抑械膒H維持在8.5時,硼的去除效果最好;當(dāng)電滲析過程進(jìn)行至120min時,將淡室的pH值維持在8.5,可以將實驗結(jié)束時淡室中的硼濃度從5mg/L降至0.3041mg/L,實現(xiàn)了電滲析膜堆最高除硼效率;日本Katsujiro Iwai離子交換膜在離子遷移速率、電遷移系數(shù)、濃差擴(kuò)散系數(shù)、以及水的電滲透系數(shù)、濃差滲透系數(shù)以及除硼效果上表現(xiàn)優(yōu)良,但其價格昂貴,為降低成本,本文組建的便攜式小型海水淡化電滲析設(shè)備采用性能稍微遜色的合肥科佳4號離子交換膜。5.根據(jù)實驗室研究結(jié)果,組建了便攜式小型海水淡化電滲析設(shè)備,在某海島進(jìn)行現(xiàn)場實際海水淡化除硼驗證小試試驗,考察海水淡化脫鹽、除硼的效果。結(jié)果表明,便攜式小型海水淡化電滲析設(shè)備對實際海水淡化處理出水可以達(dá)到《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》對含鹽量和硼的指標(biāo)要求,但是對硼的去除效果還不夠穩(wěn)定。
【圖文】：

圖 1.1 我國海水淡化產(chǎn)能分布[8]有選擇透過性的微孔膜將溶液中的鹽或水區(qū)分開來，的另一側(cè)的海水淡化方法，膜法處理主要包括海水反滲析（ED）法三種方法[9]。是一種利用外力驅(qū)動施加壓力，將海水中的水成分透留在反滲透膜的另一側(cè)，從而實現(xiàn)海水淡化的方法。其反滲透法一般利用機(jī)械能或電能維持壓力側(cè)的高壓水反滲透具有操作簡單、效率高、凈水成本低廉等流技術(shù)，，但是由于反滲透膜的孔徑太小，平均孔徑為損或膜堵塞，需要頻繁對反滲透膜進(jìn)行更換，或者對加大了海水反滲透的維護(hù)運(yùn)行成本[12]。所以加強(qiáng)RO作壓力所消耗的能量，是目前研究的熱點(diǎn)話題[13]。

圖 1.3 傳統(tǒng)太陽能蒸發(fā)池工作原理[17]于閃蒸的基礎(chǔ)上，經(jīng)過預(yù)處理的海水被加熱到一定經(jīng)過連續(xù)的、依次排列的、溫度和操作壓力按照順序低于熱海水溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓，蒸發(fā)降溫生示。多級閃蒸優(yōu)勢在于對海水的預(yù)處理要求標(biāo)準(zhǔn)不如多效蒸餾大[19]，不易結(jié)垢且設(shè)備運(yùn)行維護(hù)要求低，資高[20]，而且因為設(shè)備要求水量穩(wěn)定，因而的不適
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P747

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本文編號：2660907