本文關(guān)鍵詞：基于聚四氟乙烯中空纖維膜的太陽(yáng)能膜蒸餾海水淡化器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膜蒸餾是一種以疏水微孔膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù),具有對(duì)無(wú)機(jī)鹽和大分子等不揮發(fā)性組分的脫鹽率高,投資成本低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),將膜蒸餾與太陽(yáng)能熱源相結(jié)合,可大幅度降低其能耗,在海水和苦咸水淡化等領(lǐng)域應(yīng)用前景大。膜蒸餾中,耐高溫的疏水微孔膜材料的選擇是關(guān)鍵。聚四氟乙烯(PTFE)具有良好的疏水性、化學(xué)和溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),是膜蒸餾的理想材料。本文以“混合-擠出-膨化拉伸-熱處理”法制備了PTFE中空纖維膜,對(duì)中空纖維膜的孔徑、孔隙率和微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征;以PTFE中空纖維膜為熱膜,以PTFE中空實(shí)壁管為冷膜,制備內(nèi)部有熱能交換的空氣間隙式膜蒸餾組件,考察膜壁厚度、孔徑和孔隙率等結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱料液進(jìn)口溫度、冷料液進(jìn)口溫度和料液流速等操作參數(shù)對(duì)膜蒸餾產(chǎn)水通量和脫鹽率的影響;將空氣間隙式膜蒸餾組件與太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)結(jié)合,以NaCl溶液作為進(jìn)料液,研究了熱水進(jìn)口溫度、料液流速、天氣情況、組件連接方式等對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)水通量和脫鹽率的影響。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)采用“混合-擠出-膨化拉伸-熱處理”工藝制備的PTFE中空纖維膜絲具有外側(cè)致密、內(nèi)側(cè)疏松多孔的非對(duì)稱結(jié)構(gòu),膜平均孔徑為0.22-0.32?m,孔徑分布較均勻,孔隙率為35.3-45.6%,膜絲表面水接觸角為120-127.8°,疏水性強(qiáng),拉伸強(qiáng)度為160N以上。(2)以PTFE中空纖維膜為熱膜,以PTFE中空實(shí)壁管為冷膜,制備內(nèi)部有熱能交換的空氣間隙式膜蒸餾組件,以質(zhì)量濃度為2%的NaCl溶液為進(jìn)料液,研究了膜壁厚度、孔徑和孔隙率等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)膜蒸餾產(chǎn)水通量和脫鹽率的影響。結(jié)果表明,隨著膜壁厚度的減小,產(chǎn)水通量增加;隨著膜孔徑和孔隙率增大,產(chǎn)水通量增加;脫鹽率不受膜壁厚度和孔徑孔隙率的影響,一直穩(wěn)定在99.99%。(3)研究了熱料液進(jìn)口溫度T1、冷料液進(jìn)口溫度T4、料液流速Q(mào)等因素對(duì)膜蒸餾產(chǎn)水通量和脫鹽率的影響。結(jié)果表明:隨著熱料液進(jìn)口溫度T1的升高,產(chǎn)水通量與造水比均增大;隨著冷側(cè)進(jìn)口溫度T4的升高,產(chǎn)水通量減小,造水比增大;隨著料液流速Q(mào)的增大,產(chǎn)水通量增加,造水比減小。膜蒸餾過(guò)程中脫鹽率一直穩(wěn)定在99.9%。(4)將空氣間隙式膜蒸餾組件與太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)結(jié)合,以3%NaCl溶液作為料液,進(jìn)行太陽(yáng)能氣隙式膜蒸餾脫鹽實(shí)驗(yàn),研究熱料液進(jìn)口溫度和流量、冷料液進(jìn)口溫度以及不同天氣條件等對(duì)膜蒸餾產(chǎn)水通量和電導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明,隨著熱料液進(jìn)口溫度和流量的增加,產(chǎn)水通量顯著增大;而冷料液溫度的升高則使產(chǎn)水通量下降。不同天氣條件下膜蒸餾產(chǎn)水通量差異較大,光照條件較好的晴天,通量較高,陰天則產(chǎn)水較少。當(dāng)太陽(yáng)能的集熱面積為1.85m2,有效膜面積為1m2,料液流量為150L·h-1時(shí),該系統(tǒng)的最大產(chǎn)水通量為2.7 L·m-2·h-1,日產(chǎn)水總量最大可達(dá)11.8kg,產(chǎn)水電導(dǎo)率穩(wěn)定在5-15?s·cm-1,脫鹽率達(dá)到99.99%。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)解決我國(guó)偏遠(yuǎn)島礁的飲水問(wèn)題具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：PTFE中空纖維膜 氣隙式膜蒸餾 太陽(yáng)能 產(chǎn)水通量 脫鹽率
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P747.14;TQ028.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 海水淡化技術(shù)11-14
• 1.1.1 多效蒸餾11-12
• 1.1.2 多級(jí)閃蒸12
• 1.1.3 壓汽蒸熘12
• 1.1.4 反滲透技術(shù)12-13
• 1.1.5 電滲析13-14
• 1.2 膜蒸餾技術(shù)14-19
• 1.2.1 膜蒸餾原理和特點(diǎn)14-15
• 1.2.2 膜蒸餾過(guò)程研究15-17
• 1.2.3 膜材料研究17-19
• 1.3 太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)研究19-21
• 1.3.1 太陽(yáng)能蒸發(fā)19
• 1.3.2 太陽(yáng)能多效蒸餾19-20
• 1.3.3 太陽(yáng)能反滲透20
• 1.3.4 太陽(yáng)能膜蒸餾20-21
• 1.4 課題的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 PTFE中空纖維膜的制備和性能表征23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料23
• 2.2.2 PTFE中空纖維膜的制備23-24
• 2.2.3 SEM測(cè)試24-25
• 2.2.4 孔徑分析和孔隙率測(cè)試25
• 2.2.5 表面接觸角測(cè)試25
• 2.2.6 拉伸性能測(cè)試25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-31
• 2.3.1 PTFE中空纖維膜的微觀結(jié)構(gòu)分析26-30
• 2.3.2 孔徑分布和孔隙率研究30
• 2.3.3 表面接觸角和拉伸性能研究30-31
• 2.4 小結(jié)31-33
• 第3章 膜結(jié)構(gòu)和膜組件參數(shù)對(duì)膜蒸餾性能的影響33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)所用材料與設(shè)備33
• 3.2.2 膜組件的制備33-34
• 3.2.3 空氣間隙式膜蒸餾實(shí)驗(yàn)裝置與流程34-36
• 3.2.4 膜蒸餾性能評(píng)價(jià)指標(biāo)36
• 3.3 結(jié)果與討論36-40
• 3.3.1 膜絲壁厚對(duì)膜蒸餾性能的影響36-37
• 3.3.2 膜孔徑和孔隙率對(duì)膜蒸餾性能的影響37-38
• 3.3.3 熱膜與冷膜的比例對(duì)膜蒸餾性能的影響38-40
• 3.4 小結(jié)40-41
• 第4章 操作條件對(duì)膜蒸餾性能的影響41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分41-42
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器和試劑41
• 4.2.2 膜絲規(guī)格和膜蒸餾組件41-42
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置與流程42
• 4.3 結(jié)果與討論42-50
• 4.3.1 熱料液進(jìn)口溫度T1對(duì)膜蒸餾性能的影響42-44
• 4.3.2 冷料液進(jìn)口溫度T4對(duì)產(chǎn)水通量、造水比和脫鹽率的影響44-46
• 4.3.3 料液流量Q對(duì)產(chǎn)水通量、造水比和脫鹽率的影響46-48
• 4.3.4 料液濃度C對(duì)產(chǎn)水通量、造水比和脫鹽率的影響48-50
• 4.4 小結(jié)50-51
• 第5章 太陽(yáng)能氣隙式膜蒸餾脫鹽實(shí)驗(yàn)研究51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分51-53
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器51
• 5.2.2 太陽(yáng)能氣隙式膜蒸餾淡化裝置51-53
• 5.3 結(jié)果與討論53-61
• 5.3.1 熱料液進(jìn)口溫度和流量對(duì)產(chǎn)水通量和電導(dǎo)率的影響53-54
• 5.3.2 冷料液進(jìn)口溫度對(duì)產(chǎn)水通量和電導(dǎo)率的影響54-55
• 5.3.3 不同天氣條件下太陽(yáng)能蓄熱溫度和膜蒸餾的產(chǎn)水通量55-57
• 5.3.4 組件連接方式的影響57-59
• 5.3.5 穩(wěn)定性測(cè)試59-61
• 5.4 小結(jié)61-62
• 第6章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 碩士期間發(fā)表論文情況69-70
• 致謝70

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