發(fā)布時間：2020-09-04 17:44

　　 淡水資源匱乏已經(jīng)成為一個全球性環(huán)境問題,面對近在咫尺的浩瀚大海,海水淡化無疑成為能提供可持續(xù)淡水資源的最佳方法之一。其中膜蒸餾技術(shù)憑借自身結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)成本低、對溫度和壓力要求比較溫和可以利用低品位能源等優(yōu)勢,最近幾年發(fā)展迅速,前景被普遍看好。但是該技術(shù)的核心組件蒸餾膜仍存在的一些瓶頸阻礙了該技術(shù)的發(fā)展,包括通量較低、膜潤濕和膜污染等問題。本論文主要研制了一種具有超疏水特性的蒸餾膜,并將其應用在直接接觸式膜蒸餾海水淡化上,通過實驗分析了該蒸餾膜在通量、耐污染以及抗?jié)櫇穹矫娴谋憩F(xiàn)。本研究首先利用靜電紡絲技術(shù)制備出聚偏氟乙烯納米纖維膜作為基膜,然后通過苯胺氧化聚合反應在纖維表面包裹上一層聚苯胺,利用聚苯胺在納米形貌上呈現(xiàn)出的粗糙結(jié)構(gòu)來放大膜表面的潤濕性能,最后通過接枝三甲氧基(十七氟癸基)硅烷降低膜的表面自由能,以獲得具有超疏水特性的氟化聚苯胺改性纖維膜。改性后的聚苯胺納米纖維膜孔徑為0.6μm左右,表面粗糙、孔隙率高還有較好的機械性能,測得膜的疏水角可達155°。將改性后的蒸餾膜進行了直接接觸式膜蒸餾測試,并分析了溫度和膜厚度對膜蒸餾通量與鹽分截留率的影響,結(jié)果顯示隨著溫度差的增加,膜蒸餾的通量顯著提升,但鹽分截留率也隨之下降,綜合考慮通量與耗能兩個因素,認為溫度應該控制在40~50℃;隨著膜厚度的增加,膜的熱量損失減小,但蒸汽通過膜孔的阻力會增加,綜合考慮熱效率與膜阻力兩個因素,認為膜厚度應該控制在80~120μm。實驗進一步分析了改性后的膜對水中染料、表面活性劑和腐植酸等有機污染物的抵抗能力,結(jié)果顯示改性后的聚苯胺納米纖維膜具有較好的抵抗污染性能。緊接著又對膜的穩(wěn)定性進行了測試,在連續(xù)不間斷的50個小時的運行期間,膜的通量一直保持在25 L·m~(-2)·h~(-1)以上,具有較好的穩(wěn)定性。將改性后的膜與商業(yè)聚偏氟乙烯膜進行了膜蒸餾過程對比,結(jié)果顯示我們制備的蒸餾膜效能更優(yōu)異。最后對苯胺聚合-氟化超疏水改性的制膜方法以及改性后的聚苯胺納米纖維膜的應用領(lǐng)域進行了擴展分析,為直接接觸式膜蒸餾在蒸餾膜的選擇以及應用領(lǐng)域上提供更多可能,并對膜蒸餾海水淡化工程進行了經(jīng)濟分析和前景展望。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P747.1
【部分圖文】：

-1-圖 1-1 膜蒸餾原理圖明了采用抽真空方式的膜蒸餾技術(shù)并于 發(fā)明了直接接觸式的膜蒸餾技術(shù)用于脫.2mm、孔徑為 9 μm、孔隙率為 42％，空得了 1 kg／(m2 h)的通量，并于 1967 年 Findley 進行了很多關(guān)于直接接觸式膜實驗，確定了膜的厚度、孔隙率等對膜損失問題，并且是第一個將這些實驗結(jié)1968-1975 年間有多項關(guān)于膜蒸餾技術(shù)的影響較大的一位。究比較早，但由于當時膜技術(shù)較為落后

直接接觸式、氣隙式、氣流吹掃式和減壓式膜蒸餾示意圖

圖 1-3 靜電紡絲原理示意圖潤濕性界面理論基礎(chǔ)液體在固體表面的鋪展能力或者傾向性，潤濕性能是固標，也是許多生物現(xiàn)象和工程技術(shù)的核心。人類很早就物的表面具有特殊的浸潤性能，其中最早可追溯到中國文章中提到“出淤泥而不染”，可見當時人們已經(jīng)注意能，但由于當時科學技術(shù)水平的限制，人們并不了解這隨著顯微技術(shù)的發(fā)展，科學家們發(fā)現(xiàn)看似光滑的荷葉表糙的表面，表面上的微米乳突還存在著納米結(jié)構(gòu)，這種浸潤性能密切相關(guān)。自然界中還有很多動植物有著特殊自由移動的水

本文編號：2812399