本文選題：苦咸水 + 反滲透　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：反滲透(Reverse Osmosis,RO)是水處理常用的膜技術(shù),在海水和苦咸水脫鹽和純水制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在RO技術(shù)的發(fā)展過程中,膜污染是一個(gè)重要的限制因素,膜污染會(huì)導(dǎo)致RO水通量下降、壓力損失增大、產(chǎn)水質(zhì)量下降、膜更換頻率增加、能耗和費(fèi)用增加等問題。因此膜污染的來源、機(jī)制及控制是該領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。傳統(tǒng)的化學(xué)清洗法能夠有效解決膜污染再生的問題,但需要額外投加化學(xué)試劑,不但有可能對(duì)膜材料造成不可逆的破壞作用,而且排放出來的清洗溶液有可能對(duì)環(huán)境造成二次污染。近年來,一種新興的基于滲透過程的膜清洗技術(shù)由于具有諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)正在引起人們的關(guān)注。該方法通過降低原水側(cè)外加壓力或提高原水側(cè)滲透壓實(shí)現(xiàn)水分子的反向遷移,從而對(duì)膜表面的污染物進(jìn)行清洗去除。在滲透反沖洗操作過程中,無需向系統(tǒng)中額外投加化學(xué)藥劑,并且可以實(shí)現(xiàn)清洗過程中水泵連續(xù)運(yùn)行,節(jié)省產(chǎn)水時(shí)間和周期,此外由于避免了化學(xué)藥劑的使用,該清洗技術(shù)更加綠色和對(duì)環(huán)境友好。本研究以板框式膜組件為基礎(chǔ),Koch苦咸水反滲透膜(有效膜面積33 cm2)為膜材料,以Na Cl溶液作為原液開展利用滲透法清洗RO過程產(chǎn)生膜污染的研究,分別探索停泵方法(方法A)和注入高濃溶液(方法B)兩種方法對(duì)RO進(jìn)行反沖洗時(shí)的關(guān)鍵影響因素、相關(guān)機(jī)制及調(diào)控策略。研究結(jié)果表明,在方法A中,當(dāng)原水濃度由2g/L提高到5g/L,總累積反沖洗水量由13.6 m L增加到18.2 m L,主要是由于原水濃度越高水分子遷移的驅(qū)動(dòng)力越大,進(jìn)而累積反沖洗水量越大。當(dāng)原水濃度繼續(xù)增加至6g/L時(shí),累積反沖洗水量只增加了0.1 m L。這主要是由于隨著濃度進(jìn)一步升高,初始較大的水通量對(duì)原水側(cè)膜表溶液的稀釋強(qiáng)烈,水通量快速下降。當(dāng)外加壓力由10 atm增加到14 atm時(shí),累積反沖洗水量增加了1.3 m L。這主要是因?yàn)閴毫υ黾?膜會(huì)發(fā)生微小的形變,膜厚度降低,水分子遷移驅(qū)動(dòng)力降低。在方法B中,當(dāng)反滲透時(shí)間為1h時(shí),滲透反沖洗30s水通量、截留率分別恢復(fù)到97%和97%,延長(zhǎng)清洗時(shí)間,,清洗效果提高不明顯。進(jìn)行5min滲透反沖洗,反滲透4h情況,水通量、截留率恢復(fù)到95%和94%,當(dāng)反滲透進(jìn)行6h情況下,水通量、截留率只恢復(fù)到88%和87%。以幾種常見的鹽溶液(Na Cl,Mg SO4,Na2SO4和Mg Cl2)作為高濃度溶液進(jìn)行RO膜滲透反沖洗,當(dāng)滲透壓(42atm)及其他條件相同時(shí),清洗效果相近,1 min總累積反沖洗水量相差不到1 m L。不同于停泵方法,高濃度溶液注入原水管路時(shí)的流速對(duì)累積反沖洗水量有顯著影響。當(dāng)流速由0.8 L/min提高到1.6 L/min時(shí),累積反沖洗水量增加了5.3 m L。這主要因?yàn)樵黾恿魉倏梢詼p輕原水側(cè)膜表濃差極化的程度。當(dāng)高濃度溶液以一定流速對(duì)膜進(jìn)行清洗時(shí),高濃度溶液的濃度對(duì)清洗效果有較大影響。當(dāng)高鹽溶液濃度由20 g/L提高到100g/L,1 min內(nèi)總累積反沖洗水量增加了30 m L。這主要因?yàn)殡S著濃度增加,水分子跨膜反向遷移的驅(qū)動(dòng)力增加,水通量及累積反沖洗水量都相應(yīng)提高。但是,隨著濃度的繼續(xù)增加,水通量增加不明顯,主要因?yàn)辂}離子的跨膜運(yùn)輸不可忽略,反滲透膜多孔支撐層的內(nèi)部濃差極化變得很嚴(yán)重,驅(qū)動(dòng)力降低,對(duì)反向水通量有很大影響。當(dāng)溫度由5oC提高到25oC時(shí),1min累積反沖洗水量增加了10.4m L,繼續(xù)升溫到45oC,累積反沖洗水量又增加了5m L。當(dāng)溫度升高時(shí),水體粘度降低,跨膜擴(kuò)散速率提高,水通量則相應(yīng)增加,并且升溫會(huì)使有機(jī)污染層會(huì)發(fā)生膨脹,更易被去除。滲透反沖洗過程分為兩個(gè)階段:第一階段,30s前水通量較大,隨著累積反沖洗水量增加迅速,水通量快速降低;第二階段,30s后水通量降低緩慢,趨于平穩(wěn)。本研究證明了滲透反沖洗在清洗RO膜污染方面有著高效、節(jié)能、環(huán)保等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。通過進(jìn)一步的優(yōu)化RO運(yùn)行和滲透反重新參數(shù),滲透反沖洗將為解決RO膜污染問題提供一種全新的策略和方法。
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【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 戴向前;劉昌明;李麗娟;;我國(guó)農(nóng)村飲水安全問題探討與對(duì)策[J];地理學(xué)報(bào);2007年09期

2 何緒文,宋志偉,王殿芳,韋魯濱;反滲透技術(shù)在煤礦苦咸水處理中的應(yīng)用研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

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本文編號(hào)：1746450