西部地區(qū)由于獨(dú)特的自然、地質(zhì)條件和水文循環(huán),苦咸水分布廣泛。苦咸水含有高濃度鹽分,不僅飲用口感差,而且長(zhǎng)期飲用會(huì)引起消化疾病,腸胃功能紊亂,甚至有可能誘發(fā)結(jié)石和癌癥。另外,由于苦咸水中所含有多種可溶性無(wú)機(jī)鹽,化學(xué)性質(zhì)活潑,不適宜作為工業(yè)生產(chǎn)的直接水源,需要進(jìn)行對(duì)其淡化處理。因此,如何合理有效的開(kāi)發(fā)利用苦咸水,成為緩解水資源短缺、減少疾病和促進(jìn)發(fā)展的重要解決方法。自納濾技術(shù)問(wèn)世以來(lái),由于納濾在去除水中雜質(zhì)以及部分可溶性物質(zhì)的同時(shí),可以有效的保留了一些水中對(duì)人體有益的元素及其他成分,使納濾膜成為高含鹽水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,各個(gè)國(guó)家均投入了較大的人力物力研究納濾技術(shù),我國(guó)也積極參與發(fā)展。但是由于起步較晚,目前主要的研究對(duì)象是進(jìn)口膜,而關(guān)于國(guó)產(chǎn)納濾膜的研究和應(yīng)用較少�；诖�,本文選用兩種國(guó)產(chǎn)納濾膜,進(jìn)行苦咸水淡化的基礎(chǔ)性研究,為國(guó)產(chǎn)納濾膜的深層次研究以及實(shí)際工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。本論文主要測(cè)定了兩種國(guó)產(chǎn)納濾膜的特征參數(shù)(純水透過(guò)系數(shù)L_P、反射系數(shù)σ和溶質(zhì)透過(guò)系數(shù)P_s)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(膜孔半徑);并通過(guò)單組分、雙組分以及多組分無(wú)機(jī)鹽溶液截留實(shí)驗(yàn)研究了納濾膜對(duì)苦咸水中常見(jiàn)陰陽(yáng)離子的截留效果,分析對(duì)比離子間的相互作用;通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)研究了操作壓力、進(jìn)水濃度、溫度及pH對(duì)納濾膜淡化苦咸水性能的影響,并優(yōu)化工藝條件。得出以下結(jié)論:(1)通過(guò)NaCl溶液截留實(shí)驗(yàn),對(duì)納濾膜NF1和VNF2的特征參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:納濾膜NF1的反射系數(shù)σ=0.6782,溶質(zhì)透過(guò)系數(shù)P_s=18.05×10~(-6)m/h,膜孔半徑r_p=3.46×10~(-10)m;納濾膜VNF2的反射系數(shù)σ=0.9301,溶質(zhì)透過(guò)系數(shù)P_s=1.5403×10~(-6)m/h,膜孔半徑r_p=1.78×10~(-10)m。NF1的膜孔半徑大于VNF2的膜孔半徑,其對(duì)溶質(zhì)的截留能力要小于VNF2膜。(2)單組分無(wú)機(jī)鹽溶液截留實(shí)驗(yàn)表明:在相同條件下,兩種納濾膜在淡化NaCl溶液時(shí)的膜通量最大,截留率最小,說(shuō)明溶質(zhì)半徑是影響膜通量和截留率的重要因素。通過(guò)納濾膜對(duì)各種溶質(zhì)的截留率可以得出:納濾膜NF1對(duì)各溶質(zhì)陰陽(yáng)離子截留率的先后順序?yàn)?對(duì)陽(yáng)離子有:Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+,對(duì)陰離子有:HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-;而納濾膜VNF2對(duì)各溶質(zhì)陰陽(yáng)離子截留率的先后順序有:對(duì)陽(yáng)離子有:Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+,對(duì)陰離子有:SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-。兩種納濾膜對(duì)陰離子截留順序不同,是因?yàn)殡婐?yīng)引起納濾膜孔徑變化的影響不同。(3)雙組分以及多組分無(wú)機(jī)鹽溶液截留實(shí)驗(yàn)表明:納濾膜截留無(wú)機(jī)鹽溶液時(shí),納濾膜對(duì)二價(jià)離子的截留率高于一價(jià)離子,且同種電荷離子之間存在競(jìng)爭(zhēng)作用,使得納濾膜截留混合溶液中的離子時(shí)一般會(huì)小于納濾膜截留單組分溶液時(shí)的截留率。納濾膜NF1淡化處理NaCl/Na_2SO_4混合溶液時(shí),出現(xiàn)了滲透液中的Cl~-濃度高于進(jìn)水的現(xiàn)象,其最大濃度達(dá)到了進(jìn)水的205%。而對(duì)納濾膜VNF2來(lái)說(shuō),這種競(jìng)爭(zhēng)作用的影響較小,沒(méi)有出現(xiàn)滲透液中離子濃度大于進(jìn)水的現(xiàn)象,說(shuō)明了膜孔徑是納濾膜截留性能的決定性因素。同種電荷離子的競(jìng)爭(zhēng)作用也表現(xiàn)為離子間的擴(kuò)散系數(shù)和水合半徑相差越大,相互之間的競(jìng)爭(zhēng)作用越明顯,截留率變化越大,擴(kuò)散系數(shù)和水合離子半徑相差越小,相互之間的競(jìng)爭(zhēng)越小,截留率變化也越小;且高價(jià)離子對(duì)于低價(jià)離子的影響明顯超過(guò)同價(jià)離子之間的影響。(4)單因素實(shí)驗(yàn)表明:實(shí)驗(yàn)進(jìn)水濃度的增高(進(jìn)水由1000mg/L增加到5000mg/L),納濾膜NF1和VNF2的膜通量和截留率都減小,納濾膜NF1的截留率隨進(jìn)水濃度的影響變化較小,比較穩(wěn)定;在實(shí)驗(yàn)溫度由10℃升高到25℃的過(guò)程中,NF1和VNF2的膜通量和截留率都隨之升高,但VNF2的截留率隨進(jìn)水溫度的影響變化較小;在進(jìn)水pH范圍內(nèi)(pH由6上升到9),納濾膜NF1的膜通量減小,而VNF2的膜通量變化很小,同時(shí)pH的變化對(duì)NF1和VNF2的截留率的影響也不相同,VNF2的截留率隨pH的升高而升高,NF1的截留率則在pH等于7時(shí)最大;在實(shí)驗(yàn)操作壓力變化范圍內(nèi),操作壓力的增加有利于兩種膜的通量和截留率的增大。(5)正交試驗(yàn)研究表明:在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),納濾膜NF1的膜通量影響因素的主次順序?yàn)椴僮鲏毫M(jìn)水濃度溫度p H,膜通量最大的最佳條件是進(jìn)水濃度為1000mg/L,操作壓力為0.4MPa,進(jìn)水的pH為6,溫度為20℃;影響截留率的因素順序?yàn)椴僮鲏毫囟冗M(jìn)水濃度p H,截留率最大的最佳條件是進(jìn)水濃度為1000mg/L,操作壓力為0.4MPa,pH為7,溫度為20℃。納濾膜VNF2的膜通量影響因素的主次順序?yàn)椴僮鲏毫M(jìn)水濃度溫度pH,膜通量最大的最佳條件是進(jìn)水濃度為1000mg/L,操作壓力為0.4MPa,pH為6,溫度為20℃;影響截留率的因素順序?yàn)檫M(jìn)水濃度操作壓力pH溫度,截留率最大的最佳條件是進(jìn)水濃度為1000mg/L,操作壓力為0.4MPa,pH為8,溫度為20℃。(6)對(duì)膜通量和截留率進(jìn)行綜合考慮,納濾膜NF1和VNF2的最佳工藝條件都為操作壓力0.4MPa,溫度20℃,pH為7。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.2
【部分圖文】：

- 10 -圖 1.1 技術(shù)路線圖文通過(guò)國(guó)產(chǎn)納濾膜對(duì)苦咸水進(jìn)行處理，將苦咸水中的大部分離子去除，降之成為安全衛(wèi)生的人、畜飲水和生活用水，減緩西北地區(qū)水質(zhì)型缺水；同水進(jìn)行處理，取得較為詳細(xì)的溶質(zhì)截留率的實(shí)驗(yàn)室資料，為工程應(yīng)用提供

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.1 實(shí)驗(yàn)步驟用兩種納濾膜 NF1 和 VNF2 分別進(jìn)行純水滲透實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)溫度為 25℃，操作 0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa，每個(gè)壓力下運(yùn)行 2 小時(shí)，第每隔 10min 取樣一次，第二小時(shí)每隔 30min 取樣一次。.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果納濾膜純水通量隨時(shí)間的性能變化曲線如圖 3.1、3.2 所示，從圖中可以看出，作壓力下，納濾膜的純水通量在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)變化很小，說(shuō)明這兩種納濾膜純水定的，且納濾膜 NF1 的純水通量要大于納濾膜 VNF2，這說(shuō)明納濾膜 NF1 的 VNF2，在相同的操作壓力下，純水更容易通過(guò)納濾膜 NF1。

納濾膜純水通量隨時(shí)間的性能變化曲線如圖 3.1、3.2 所示，從圖中可以看出，作壓力下，納濾膜的純水通量在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)變化很小，說(shuō)明這兩種納濾膜純水定的，且納濾膜 NF1 的純水通量要大于納濾膜 VNF2，這說(shuō)明納濾膜 NF1 的 VNF2，在相同的操作壓力下，純水更容易通過(guò)納濾膜 NF1。圖 3.1 運(yùn)行時(shí)間對(duì) NF1 純水通量的影響

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本文編號(hào)：2821934