太阳能界面蒸发可持续离网脱盐技术研究

随着全球环境污染问题愈发严重,淡水资源日趋匮乏,脱盐淡化技术成为研究热点。传统的脱盐淡化能耗高,太阳能界面蒸发技术能够直接利用可再生能源,清洁环保,是一种环境友好型离网脱盐工艺,可实现降低海水淡化成本和零碳排放的目标。介绍了离网脱盐技术的研究意义及前景,太阳能界面蒸发技术的基本内涵,并详细介绍了各类高效光热转换材料,主要包括光热碳材料、金属及氧化物、高分子聚合物及相关复合材料;归纳总结了太阳能驱动的各类界面蒸发脱盐工艺,主要包括太阳能界面多级闪蒸和多效蒸馏技术、膜蒸馏技术、温室海水淡化技术、太阳能加湿除湿技术及多能耦合脱盐技术等;最后针对当前全球环境和能源问题对未来利用太阳能界面蒸发技术进行离网脱盐未来的研究方向进行了展望。

螺旋喷嘴内外流场特性的实验研究

通过实验的方式研究旋流室顶部具有螺旋形导流结构的空心喷嘴。搭建可容纳1~4个喷嘴工作的喷淋实验台,制作可视化螺旋喷嘴,进行喷淋特性实验。使用高速摄像机进行内部流场特性的可视化研究,并通过测量装置采集外部流场喷淋密度的分布情况。分析不同工况下内部流场空气柱、湍流流动的变化规律以及外部流场喷淋密度的特性。结果表明,在内外压差的作用下,喷嘴内部形成空气柱,由于单侧切向入口和螺旋导流结构的作用,空气柱中心线与旋流室中心线存在偏移。外部流场周向有效喷淋密度呈现双峰值分布,峰值区域分别位于120°和280°附近。

海水淡化与制盐及提溴生产间的矛盾平衡研究

文章以海水淡化副产100000 m^(3)/d浓海水为基础,以天津市滨海新区塘沽气象条件为依据,通过工艺测算,结合生产经验,充分分析浓海水提溴时间、产量及装置数量,确定浓海水供应与制盐需卤、提溴需卤三者之间的矛盾。通过浓海水卤库建设,可以有效平衡浓海水与盐、溴生产间的矛盾,提高浓海水综合利用效益。

阻垢剂在低温多效海水淡化装置中的工业化应用

目前我国低温多效海水淡化水处理药剂基本为国外公司垄断,价格昂贵。国产海水淡化阻垢缓蚀剂也正在突破瓶颈,质量、性能日渐成熟,但是缺乏统一、完善系统的方法验证,同时缺乏大型海水淡化工程考核验收平台,导致海水淡化水处理药剂价格居高不下。为打破国外垄断,提升我国海水淡化药剂自主创新能力和核心竞争力,并降低药剂使用成本,采用2.5万t/d低温多效海水淡化装置,开展了SD210阻垢剂在工业化试验装置中应用研究。试验结果表明:在为期2个月的试验期内,在SD210投加质量浓度为4~8 mg/L条件下,装置运行安全、平稳,无明显结垢和腐蚀现象;且海水淡化装置产品水水质优于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)所规定的指标要求。综上,SD210阻垢性能良好,能满足低温多效海水淡化装置使用要求。

海水淡化技术的应用

目前,从丰富的海水中提取淡水已成为解决全球淡水资源紧缺问题的主要方式。现对几种常用海水淡化技术的原理进行简述,对其技术特点进行了总结。针对较常用的海水淡化方法,重点介绍了国内外相关的研究成果与成功应用实例。

炼化企业中低温多效蒸馏海水淡化技术的应用

低温多效蒸馏海水淡化技术是一种利用水平管降膜蒸发器或竖直管蒸发器串联并划分为若干效组,以一定量的输入蒸汽作为热源,经多次蒸发、冷凝,利用二次蒸汽潜热,得到多倍加热蒸汽量的蒸馏海水的海水淡化技术。该技术具有传热效率高、产品水质好、负荷调节范围大、工艺温度低等特点,可用于发电厂、化工厂、低温核反应堆等领域,是国际主流海水淡化技术之一。文章结合某炼化企业节能降耗中低温多效蒸馏海水淡化技术创新应用,分析了该技术应用经济效益,并对技术应用前景进行展望,以期促进该技术推广应用和创新发展。

光热材料在太阳能海水脱盐中应用的研究进展

用于海水脱盐的太阳能界面蒸发装置因其绿色环保、简单高效以及适用范围广等优点,受到了广泛关注。与传统的体积式蒸发装置不同,太阳能界面蒸发装置将太阳光的收集和蒸汽的产生锁定在空气-水的界面,无需从底部加热整体水来产生蒸汽,极大提高了能源利用效率。本文详细介绍了太阳能界面水蒸发装置的重要组成部分——光热材料的光热转换机理、材料种类以及材料的性能;探讨了高效海水净化太阳能蒸发装置的设计策略(增强光吸收、充足水供应、耐盐排盐等)。在此基础上,总结了基于界面蒸发中的太阳能蒸发装置的研究进展,展望了新型太阳能蒸发装置在海水净化领域的发展前景。

苦咸水淡化处理研究进展

在我国一些干旱缺水地区,苦咸水是该地区仅有的可利用的水资源,因此苦咸水淡化成为了解决干旱地区域缺水的重要途径。为更系统的了解目前苦咸水淡化处理工艺及其流程,本文综述了近年来国内外苦咸水淡化处理技术和工艺流程,系统地总结了各处理方法的优缺点,并对未来苦咸水淡化技术的研究方向进行展望。

反渗透海水淡化技术在核能综合利用上的应用研究

在全球能源与水资源日益紧张的背景下,探索高效且可持续的能源与水资源利用方式成为当务之急。聚焦于反渗透海水淡化技术与核能综合利用相结合,旨在探索一种新的资源利用模式,以应对能源和水资源的双重挑战。研究结果表明,基于核能供能的反渗透海水淡化可提高能效、减少化石燃料依赖和温室气体排放,同时降低水的黏度,优化能源的综合利用效率。

三维光热吸收材料的制备及蒸发性能

太阳能驱动水蒸发是一种新兴的海水淡化技术,被认为是近年来解决淡水资源短缺问题的有效方法。提升太阳能蒸发性能的关键在于液-气界面处的光热多孔材料,而天然生物质多孔材料具备高度发达的互联孔隙,为水运输和蒸汽逸散提供了天然通道。基于此,以生物质衍生的碳化玉米芯作为研究对象,制备了一种高蒸发性能的太阳能蒸发器。结果表明:该蒸发器在润湿条件下对太阳光的吸收率达到95.3%,在1 kW/m^(2)太阳光辐照下水蒸发速率为2.4 kg/(m^(2)·h),蒸发效率为86%,可以有效蒸发和淡化海水。此外,研究了具有梯度高度的三维结构特征对蒸发性能的影响,通过三维结构设计增强了蒸发器的蒸发性能,蒸发速率和效率提升至3.73 kg/(m^(2)·h)和90%,表现了出色的蒸发稳定性和海水淡化能力。

甘蔗生物质炭在界面太阳能海水淡化中的应用

太阳能驱动的界面水蒸发作为环保、高效、可持续的海水淡化技术,在近年来受到广泛关注。快速的水运输、高效的光热转换是实现持续、稳定蒸发的关键。多级孔道的生物质衍生蒸发器在太阳能水蒸发应用中展示出高效、环保、可持续的应用潜力。以废弃的甘蔗节为原料,利用冷冻干燥和高温碳化工艺制备了具有天然多级孔道结构的生物质基蒸发器,并研究了材料的光吸收、水运输和蒸发性能以及不同风速下对流空气对蒸发器的蒸发性能和热损失的改善作用。结果表明:具有发达的多级孔道结构的生物质基蒸发器展示出了高达92.8%的太阳光吸收率。在一倍太阳光强下展示出1.55 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率和77.6%的光热转换效率。此外,在风速2 m/s的条件下,蒸发器的蒸发速率展示出了高达2.27 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率和91.6%的光热转换效率,显示了对流效应对淡水产出速率的增强和对热损失的抑制作用。

碳化树菇光热转化材料的制备及海水淡化性能研究

以天然树菇为原材料,使用高温碳化的方法获得具有分等级孔的碳结构,并将碳化后的树菇表面沉积金、银贵金属纳米颗粒得到Au/C和Ag/C复合材料,分别测试其海水淡化性能。结果表明,在400、500、600℃温度下进行碳化处理的树菇,其蒸发速率分别为0.4117、0.4598、0.5135 g/(cm^(2)·h),碳化树菇与金、银2种贵金属复合后,其蒸发速率分别为0.7500、0.6384 g/(cm^(2)·h),比未负载的碳化树菇分别提高46%和24%。利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、热重分析仪(TGA)和红外热像仪对材料进行表征,结果表明,碳化树菇具有竖直的圆柱形通道和分等级孔结构,可形成快速的蒸汽传输孔道,能显著提高海水淡化速率。同时碳化树菇与贵金属的LSPR效应协同还可提高光热转换速率,Au/C和Ag/C材料的表面温度在太阳光照5 min时温度分别达到46.3℃和48.0℃,比纯碳材料提高6.1℃和7.8℃。该研究表明碳化树菇在海水淡化领域具有很好的应用前景。

导电膜膜蒸馏研究进展

膜蒸馏是一种利用低品位能处理高含盐水的节能技术,然而目前使用过程中面临膜污染严重、润湿等问题。导电膜利用外加电场所带来的静电排斥、电化学氧化还原、焦耳加热等作用,可以一定程度缓解膜蒸馏过程中膜污染、润湿和温度极化等问题,因此近年来受到广泛关注。概述了膜蒸馏的结构、原理和研究进展,重点介绍并对比了导电膜在膜蒸馏中采用电容模式、电阻模式和交流电模式运行的结构、作用机理及各运行模式的特点。电容模式主要通过静电排斥、电化学氧化还原、电致气泡等作用解决污染和润湿问题,电阻模式通过更高的电压形成更高的蒸汽压和纯水通量,并通过焦耳加热减轻生物污垢,交流电模式通过极性交换使得污垢层变得松散从而防止膜污染。最后详细阐述了导电膜膜蒸馏的处理效能、抗污染效能、抗润湿效能和抗温度极化性能,从而为导电膜膜蒸馏在工程中的应用和发展提供参考。

抗污型CFC/TiO_(2)光热织物的制备及其在海水淡化中的应用

太阳能光热海水蒸发被认为是解决淡水危机的有效策略,但实际海水中存在油污和有机污染物,长期蒸发过程中污染物会黏附在光热膜表面,致使膜的蒸发性能下降。为实现海水的长期抗污型蒸发,制备兼具光热和光催化性能的碳纤维布(CFC)/TiO_(2)织物。以CFC为衬底,通过水热法在其表面生长TiO_(2)纳米棒阵列(TiO_(2)纳米棒直径约为0.47μm、长度约为1.49μm)。结果显示:CFC/TiO_(2)织物表现出超亲水和超疏油特性,同时具有宽光谱(280~2500nm)光吸收性能(光吸收效率约为88%);在模拟太阳光激发下,CFC/TiO_(2)还可光催化降解有机污染物,如在200min内降解73%的盐酸四环素。将CFC/TiO_(2)光热薄膜构筑成倾斜式海水蒸发器,在模拟阳光(光强为1kW/m^(2))照射下,部分海水被蒸发,蒸发速率达1.68kg/(m^(2)·h),浓缩后的海水在织物底端滴落,长期蒸发不析盐。这种光热/光催化织物有望推动太阳能海水淡化走向实际应用。

多功能融合智能化高压变量活塞电机泵马达的能量回收特性分析

为研究海水淡化的能量回收效率问题,采用AMESim软件对电机泵马达的液压系统进行整体仿真,研究在输入不同转速下的电机泵马达的流量特性及能量回收率。为验证仿真结果的准确性,建立电机泵马达测试试验台,将试验结果与仿真结果进行对比。结果表明:在生产等量淡水的情况下,带有马达能量回收的装置相较于不带马达功率回收的装置节能效果更明显,且适当提高转速能够增加节能效果;由于试验过程产生泄漏,使得泵与马达侧的试验流量低于仿真流量,但随着电机转速的提升,泵侧流量的差值逐渐增大,而马达侧的流量差值逐渐降低;在额定转速1 500 r/min的工况下,马达能量回收装置的能效利用率达到了95%以上。

TVC-MED海水淡化系统运行优化试验研究

文章针对低温多效海水淡化(MED)与蒸汽抽射压缩器(TVC)耦合系统的工作特征,建立TVC-MED影响方式模型,分析TVC不同抽气运行模式对于MED造水比(GOR)的影响,通过优化设置TVC位置及调节蒸发器二次蒸汽量,对TVC-MED系统进行了优化改造,并通过现场运行试验,综合评价了改造后TVC-MED系统性能的提升效果。结果显示,TVC-MED系统优化改造后,海淡造水比平均提升1.06,产品水产量增加147 t/h,可累计增产淡水产值1545.24万元/a。

新能源在海水淡化中的应用

随着全球水资源短缺的问题日益突出,新能源技术的引入成为解决海水淡化成本及碳减排的重要途径。文章将探讨新能源技术对海水淡化过程的影响,并对新能源海水淡化技术的发展趋势及前景进行了预测。

石墨烯-MXene光热脱盐膜的制备及协同增强界面光蒸汽脱盐性能的研究

界面太阳能蒸发脱盐是一种低成本、环保、高效的海水淡化技术。通过自组装方法合成了2D-2D交联结构的石墨烯-MXene光热脱盐膜,讨论了不同厚度光热膜的微观结构、形貌、浸润性、光吸收等特性,以及这些特性与光热蒸发脱盐性能的关系。结果表明,1 kW/m^(2)太阳光辐照下,最优石墨烯-MXene光热脱盐膜在0.2 mol/L盐水中的最高蒸发速率可以达到1.68 kg/(m^(2)·h),效率为85.38%。

浅析水处理系统膜清洗工艺设备运行优化

针对水处理系统中膜污染清洗工艺设备运行中存在的问题,以工程经验为基础,在国内外相关规范的基础上,梳理膜组件清洗的关键技术和方法,提出运行优化的操作条件和方法,为工程设计和运行维护提供参考。

智慧云技术在膜法海水淡化系统集成中的应用与探究

随着物联网的兴起,“智慧云”技术在制造业与服务业中应用大数据完成了一系列的创新突破,已出现“智能物流”“智能生产”“智能资产”“智能服务”等新名词,但在膜法海水淡化系统集成中的应用却不多。本文通过智慧云技术在膜法海水淡化系统集成中的应用,对膜法海水淡化系统运行进行实时监控和远程控制,并对实现数据抓取及云计算运用开展了研究,以实现系统远程运维的有效管理,解决工厂专业人员配备不足的难题。