發(fā)布時間：2020-04-02 23:45

【摘要】：高濃鹽水零排放是我國環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必然要求,如何解決高濃鹽水的零排放問題已經(jīng)嚴重制約了我國部分企業(yè)的生存和發(fā)展,是如今國內外關注度極高且迫切解決的問題之一。正滲透膜技術作為膜處理中的新型綠色技術,以膜兩側的滲透壓差作為驅動力,具有低能耗、抗沖擊負荷、操作維護簡單等特點,可望應用于高濃鹽水濃縮階段,滿足煤化工、石油等領域廢水減量化、資源化和零排放的要求。本課題采用課題組自制浸沒式正滲透膜組件處理高濃鹽水,通過改變汲取液側的溫度、濃度、流量及原料液側增加曝氣來改變正滲透膜兩側運行過程中的流體力學條件,以期望減緩膜運行過程中出現(xiàn)的濃差極化與膜污染現(xiàn)象。在兩種膜朝向下(FO模式與PRO模式),改變汲取液濃度、溫度、汲取液流量的單因素實驗中,以膜通量和返混量作為膜分離性能的評價指標,分析不同操作條件對膜分離性能的影響,結果表明:PRO模式的膜通量明顯高于FO模式,內濃差極化現(xiàn)象是影響膜通量的主要因素,升高汲取液側溶液的溫度,可增大汲取液中溶質的擴散系數(shù),從而有效減弱內濃差極化現(xiàn)象。通過響應面分析法對影響正滲透膜通量的三個因素(汲取液濃度、溫度、流量)進行分析預測優(yōu)化,得到最佳運行條件,汲取液濃度為1.47mol/L氯化鈉,溫度為28℃,汲取液流量為0.95L/min,此時膜通量為9.90L/m~2·h,與預測值相對誤差為0.1%。為了改善正滲透過程中膜污染對膜通量的影響,本實驗采取對膜面進行曝氣的方式來提升膜性能。以膜通量和污染物截留率作為評價膜分離性能的評價指標,FO與PRO兩種模式下K~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、氨氮的截留率均可以達到99%以上,Mg~(2+)的截留率在70%以上,在膜面進行適度曝氣會有效減弱膜污染,提高膜通量。物理清洗可以在一定程度上恢復膜通量,且正滲透膜耐污染性很強。
【圖文】：

.3 正滲透膜分離技術.3.1 正滲透膜技術分離原理正滲透也稱滲透，是自然界普遍存在一種滲透現(xiàn)象。在膜分離過程中，膜兩側壓不同，水分子以膜兩側的有效滲透壓差為驅動力，主動透過正滲透膜從滲透壓一側自發(fā)的滲透到滲透壓高的一側，使?jié)B透壓高的一側液位提高，直到膜兩側有透壓差與液位壓差相等時(ΔP=Δπ)，滲透過程停止。圖 1-1a 為壓力延遲滲透(Presetarded Osmosis，PRO)過程，圖 1-1b 為正滲透(Forward Osmosis,FO)過程，圖 反滲透(Reverse Osmosis，RO)。納濾[23](NF) 壓力差 二價鹽和糖 不對稱膜、復合膜 溶解擴散反滲透[24](RO) 壓力差 懸浮物、大分子和離子 不對稱膜、復合膜 溶解擴散電滲析[25](ED) 電化學勢 酸、堿、鹽等 陰陽離子交換膜離子在電場中的傳遞膜蒸餾[26](MD) 溫度差 非揮發(fā)的小分子和溶劑 微孔膜 通過膜的擴散

(a) 對稱膜 (b) PRO 模式下非對稱膜 (c)FO 模式下非對稱膜圖 1-2 外濃差極化和內濃差極化原理示意圖Figure 1-2 External concentration polarization and internal consistency polarization schematidiagram差極化是指在膜分離過程中，當濃度差驅動力作用于原料液時，溶劑滲透通質被截留，，被截留的溶質會在膜表面積累，導致膜表面原料液濃度會高于主如圖 1-3 所示）。這種濃度累積會導致溶質向原料液主體的反向擴散流動，段時間后會達到穩(wěn)定狀態(tài)。此時溶質以對流方式流向膜表面的通量等于溶質量加上從膜表面反向擴散回主體的通量，這稱為濃縮性的外濃差極化現(xiàn)象，象提高了進料液側膜面溶液的主體濃度，從而降低了膜兩側的有效滲透壓差
【學位授予單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TQ028.8

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本文編號：2612603