發(fā)布時間：2017-03-31 09:38

  本文關(guān)鍵詞：中空纖維膜蒸餾高濃度鹽水過程強化及在海水淡化中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對當(dāng)前膜蒸餾(MD)技術(shù)中存在的膜通量低、膜污染、難以長期穩(wěn)定運行等限制性問題,本文采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜,通過脈沖流、氣液兩相流、以及二者聯(lián)合的方式強化氣掃式膜蒸餾(SGMD)工藝過程,提高傳質(zhì)與抗污性能,有效地延長膜壽命,主要研究成果如下:(1)在脈沖法強化SGMD工藝中,探究了脈沖參數(shù)對膜性能的影響,并設(shè)計L16(45)正交部分析因?qū)嶒?OFF)找出影響滲透性能的主次因素,對比探究脈沖流與穩(wěn)定流對滲透通量與膜污染的影響。相對于穩(wěn)定流而言,在較短脈沖時長(0.5 s)和較小脈沖頻率(1min-1)條件下,脈沖進料能有效地提高滲透通量,為16.08%。L16(45)OFF試驗結(jié)果顯示Tf-in為影響滲透通量的主導(dǎo)因素,且最優(yōu)的參數(shù)值組合分別為Qf為50 L·h-1;Tf-in為333 K;Tc為283 K;Qa為0.84 m3·h-1;FF為12.8%。相對于穩(wěn)定流,脈沖進料能有效延遲飽和NaCl溶液(333 K)由于晶體沉積堵塞膜孔而導(dǎo)致通量急劇下降的發(fā)生,且熱效率增加高達56.7%。膜表面污染物的觀測結(jié)果與實驗結(jié)果相符。(2)在氣液兩相流強化SGMD工藝中,考察了氣泡參數(shù)對膜性能的影響。結(jié)果顯示當(dāng)鼓氣間歇時長為30 s時,在較長的鼓氣間歇時長(3 min)條件下通量強化比能最有效地提高,為1.52。此外,當(dāng)氣泡流速處于較低水平時,滲透通量隨氣泡流速增加而增加,但最終達到一個閾值。當(dāng)氣泡具有較高的相對濕度(80%)時,滲透通量是未鼓氣組的1.62倍。在間歇鼓氣系統(tǒng)中,當(dāng)氣泡較小(2.2 mm)時,可獲得較高的通量強化效果,同時能明顯地抑制通量的急劇下降。此結(jié)果與膜表面的污染沉積物的SEM圖相符。(3)在脈沖流耦合氣液兩相流強化SGMD(PG SGMD)工藝中,以高濃度鹽水(333 K飽和NaCl溶液)為進料液,考察了重復(fù)性PG SGMD實驗對MD工藝滲透、疏水性能的影響,并對比研究了不同強化方法對滲透通量、膜污染、熱效率的影響。重復(fù)性試驗發(fā)現(xiàn)滲透通量的再現(xiàn)性較好,膜的疏水性能也較優(yōu),截留率均高達99.7%以上。強化對比實驗在強化滲透通量方面,GSGMDPSGMDPG SGMD。熱效率分別是29.40%、30.74%、33.05%,相對穩(wěn)定流SGMD工藝,熱效率分別強化了6.14%、10.99%、19.31%。膜表面沉積層的SEM圖證實了滲透通量結(jié)果。(4)采用SGMD工藝進行海水淡化,探究操作參數(shù)對膜滲透性能的影響,長時間運行過程膜的穩(wěn)定性,不同強化方法對滲透通量、膜污染、熱效率的影響。當(dāng)進料流速和進料溫度分別為80 L·h-1和353 K時,滲透通量可達最大值2.0 L·m-2·h-1。在2180 min長時間連續(xù)實驗中,發(fā)現(xiàn)滲透通量在0-910 min處于較穩(wěn)定水平(~4.5 L·m-2·h-1),但在910-2180 min內(nèi),滲透通量逐漸下降,最后降至2.41 L·m-2·h-1。強化對比實驗結(jié)果顯示鼓氣通量強化效果最佳,熱效率高達49.21%,相對于穩(wěn)定流,增加了27.76%。滲透通量結(jié)果與膜表面形態(tài)的SEM圖相吻合。
【關(guān)鍵詞】：氣掃式膜蒸餾 脈沖流 氣液兩相流 膜污染 海水淡化
【學(xué)位授予單位】：海南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P747;TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 膜蒸餾技術(shù)12-24
• 1.2.1 膜蒸餾技術(shù)簡介12-14
• 1.2.2 膜蒸餾的基本理論14-19
• 1.2.2.1 膜蒸餾的傳質(zhì)過程14-17
• 1.2.2.2 膜蒸餾的傳熱過程17-19
• 1.2.3 膜材料19-21
• 1.2.4 膜污染21-23
• 1.2.5 疏水膜的潤濕現(xiàn)象23-24
• 1.3 中空纖維MD強化方法簡介24-28
• 1.3.1 膜的改性24-25
• 1.3.2 優(yōu)化膜組件25-26
• 1.3.2.1 改變膜的幾何形態(tài)25
• 1.3.2.2 增置湍流促進器25-26
• 1.3.3 強化膜過程26-28
• 1.3.3.1 超聲場強化26-27
• 1.3.3.2 微波場強化27
• 1.3.3.3 鼓氣強化27-28
• 1.4 研究內(nèi)容28-29
• 1.5 本研究的創(chuàng)新點29-31
• 第二章 脈沖流強化高濃度鹽溶液膜蒸餾過程31-43
• 2.1 實驗材料與裝置31-33
• 2.1.1 實驗試劑與設(shè)備31-32
• 2.1.2 膜與膜組件32
• 2.1.3 實驗裝置32-33
• 2.2 正交部分析因(OFF)試驗設(shè)計33-36
• 2.2.1 OFF試驗簡介33-34
• 2.2.2 試驗指標(biāo)的選擇34
• 2.2.3 OFF試驗的因素和水平34-36
• 2.2.4 OFF試驗數(shù)據(jù)直接分析36
• 2.2.4.1 指標(biāo)的求和與均值分析36
• 2.2.4.2 極差分析36
• 2.3 結(jié)果與討論36-42
• 2.3.1 脈沖時長對PSGMD性能的影響36-37
• 2.3.2 脈沖頻率對PSGMD性能的影響37-38
• 2.3.3 OFF試驗結(jié)果分析38-40
• 2.3.3.1 不同因素對傳質(zhì)效果的影響38-39
• 2.3.3.2 極差分析39-40
• 2.3.4 PSGMD和SSGMD對比實驗40-42
• 2.3.4.1 滲透通量對比40-41
• 2.3.4.2 膜污染對比41-42
• 2.3.4.3 熱效率對比42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 第三章 鼓氣強化高濃度鹽溶液膜蒸餾過程43-53
• 3.1 實驗材料與方法44
• 3.1.1 實驗試劑與設(shè)備44
• 3.1.2 膜與膜組件44
• 3.1.3 實驗裝置44
• 3.2 氣液兩相流簡介44-45
• 3.3 氣泡參數(shù)對GSGMD過程的影響45-48
• 3.3.1 氣泡鼓歇比強化傳質(zhì)效果的影響45-46
• 3.3.2 氣泡流速對強化傳質(zhì)效果的影響46-48
• 3.4 氣泡大小對間歇GSGMD過程的影響48-52
• 3.4.1 滲透通量對比48-49
• 3.4.2 膜污染控制對比49-51
• 3.4.3 熱效率對比51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 脈沖流耦合鼓氣強化高濃度鹽溶液膜蒸餾過程53-61
• 4.1 實驗材料與方法53-54
• 4.1.1 實驗試劑與設(shè)備54
• 4.1.2 膜與膜組件54
• 4.1.3 實驗裝置54
• 4.2 P&G SGMD重復(fù)性實驗對工藝性能的影響54-55
• 4.2.1 對滲透通量的影響54
• 4.2.2 對滲透液電導(dǎo)率和截留率的影響54-55
• 4.3 不同強化方法對比實驗55-58
• 4.3.1 滲透通量對比55-56
• 4.3.2 膜污染控制對比56-58
• 4.3.3 熱效率對比58
• 4.4 本章小結(jié)58-61
• 第五章 氣掃式膜蒸餾海水淡化實驗的研究61-69
• 5.1 實驗材料與方法61
• 5.1.1 實驗試劑與設(shè)備61
• 5.1.2 膜與膜組件61
• 5.1.3 實驗裝置61
• 5.2 操作參數(shù)對氣掃式膜蒸餾過程的影響61-63
• 5.2.1 進料流速對膜性能的影響61-62
• 5.2.2 進料溫度對膜性能的影響62-63
• 5.3 膜的穩(wěn)定性能考察63-64
• 5.4 不同強化方法對比實驗64-67
• 5.4.1 滲透通量對比64-66
• 5.4.2 膜污染控制對比66-67
• 5.4.3 熱效率對比67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-73
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-73
• 參考文獻73-83
• 附錄一 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-85
• 致謝85-86
• 學(xué)位論文答辯委員會決議86

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