【摘要】：隨著人口基數(shù)和工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,淡水資源已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象。針對(duì)淡水資源短缺的問題,人們想到了以淡化海水的方法以緩解甚至解決這個(gè)難題。在海水淡化的多種技術(shù)中,反滲透技術(shù)(RO)是其中應(yīng)用范圍最為廣泛和最具發(fā)展前景的技術(shù)。對(duì)于反滲透系統(tǒng)來說,其預(yù)處理過程是非常緊要的；而在多種反滲透預(yù)處理技術(shù)中,納濾技術(shù)(NF)是最具發(fā)展前景的。納濾膜可以去除海水中大部分的二價(jià)離子,其產(chǎn)出的軟化海水作為反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水可以有效地降低反滲透系統(tǒng)的污染程度和能耗。與之相似,納濾技術(shù)在軟化更高離子濃度鹽水的應(yīng)用中也具有廣泛的應(yīng)用前景。本實(shí)驗(yàn)研究是在利用納濾技術(shù)對(duì)膠州灣海水進(jìn)行軟化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步地探究納濾技術(shù)在處理更高濃度鹽水中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)過程中利用100m3/d集成膜法海水軟化中試裝置提供充足的高鹽度濃海水,利用5m3/d的納濾小試裝置探究納濾膜在處理高鹽度濃水中的各種性能。在實(shí)驗(yàn)過程中,先是考察了壓力、進(jìn)水流量和循環(huán)流量等操作條件對(duì)NF2膜處理濃海水的影響,并且針對(duì)濃差極化的影響提出了兩種操作工藝方法；此后又考察了NF2膜在處理更高鹽度的模擬鹵水時(shí)操作壓力和鹽度等操作條件的影響,并且針對(duì)膜面結(jié)垢采取了利用晶種誘發(fā)濃水水體結(jié)晶以降低第三段納濾濃水中的二價(jià)結(jié)垢離子濃度的操作工藝；最后利用模擬軟件和Pitzer電解質(zhì)溶液理論對(duì)膜面結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行了理論預(yù)測。在NF2膜處理濃海水的實(shí)驗(yàn)中并沒有出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；膜通量隨壓力的上升而線性增加；在離子截留率方面,NF2膜對(duì)一價(jià)離子截留率保持在20%-30%之間,對(duì)Ca2+離子的截留率保持在55%左右,對(duì)Mg2+離子的截留率保持在75%-80%之間,對(duì)SO42-的截留率一直保持在95%以上。當(dāng)進(jìn)水流量增加,NF2膜的水通量上升,但是當(dāng)進(jìn)水流量達(dá)到1500L/h(相對(duì)應(yīng)的膜面流速達(dá)到0.075m/s)時(shí),膜的水通量上升幅度已經(jīng)很小。實(shí)驗(yàn)過程中采取了進(jìn)水逐步增壓和間斷性稀釋進(jìn)水兩種操作工藝來減輕濃差極化的影響,兩種操作工藝在對(duì)膜通量下降方面都表現(xiàn)出了一定的抑制作用,其中間斷性稀釋進(jìn)水操作工藝的效果更好,并且該種操作工藝在裝置的連續(xù)運(yùn)行中可操作性更高。NF2膜在處理類似鹵水的高濃度鹽水時(shí),隨著壓力的上升,膜通量不再呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì),說明膜面出現(xiàn)結(jié)垢污染,與理論預(yù)測的結(jié)果一致。但是NF2膜還是體現(xiàn)出了良好的耐污染性,在3.0MPa的操作壓力下,處理TDS=75000的濃鹽水時(shí),膜的水通量可以達(dá)到54L.m-2.h-1。在模擬鹵水的環(huán)境中,NF2膜對(duì)一價(jià)離子的截留率保持在10%-20%之間,對(duì)Mg2+離子的截留率保持在70%-80%之間,對(duì)Ca2+離子的截留率保持在50%-60%之間,對(duì)SO42-的截留率一直保持在95%以上。對(duì)于膜面結(jié)垢問題,本實(shí)驗(yàn)研究采用了投放晶種誘發(fā)濃水主體結(jié)晶的操作工藝來降低膜面的結(jié)垢趨勢(shì)。通過與對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比,該種操作工藝可以減緩膜通量的下降趨勢(shì),也降低了第三段納濾濃水中SO42-和Ca2+的濃度。本實(shí)驗(yàn)利用半工業(yè)設(shè)備對(duì)真實(shí)海水軟化后的濃水進(jìn)行處理,可以為納濾技術(shù)在高濃度鹽水的應(yīng)用中提供一些實(shí)驗(yàn)參數(shù),從而提高海水回收率,減少濃海水的排放,起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)省成本的作用。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P747

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本文編號(hào)：2752051