中空纤维膜组件分离酸性气体

研究了气体膜分离与溶剂吸收相结合的分离技术．以NaOH水溶液为吸收剂，在中空纤维膜组件中实现二氧化硫气体的选择性吸收．研究了在三种不同结构的疏水性聚丙烯中空纤维膜组件中，吸收剂浓度、液速、气速、气液两相在膜组件内的流程、膜结构等对分离过程的影响；根据膜结构的实际参数确定了多孔膜的曲率因子，总传质系数的计算值与实验值相符．

超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比.

振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响

为提高中空纤维膜组件的传质效率,减轻浓差极化,运用计算流体力学软件Fluent动网格技术,以含氧水的除氧过程为研究对象,研究了振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响。研究结果表明:与静止的工况相比,振动能够使流体产生二次流,使得流动从层流转化为紊流,增强流体与膜组件以及中空纤维管壁面的碰撞,极大程度地减轻浓差极化现象,进而强化传质;随着振动频率和振幅的增大,膜组件出口处氧质量浓度降低,水中氧的清除率增大,传质效果变好;一定条件下振动工况比静止工况氧的清除率最高可以提高144%,固定振幅为6 mm振动频率从2.5 Hz增加到10 Hz时清除率提高76%;固定频率为2.5 Hz振幅由2 mm增加到6 mm时清除率提高10%,增大振动频率对于强化传质的效果要好于增大振幅。研究结果可以为实际的工程应用提供理论指导。

中空纤维膜组件结构对其膜蒸馏性能的影响

对一系列不同封装分率和不同膜面积的中空纤维膜组件进行了直接接触式膜蒸馏对比实验,并考察了操作方式对跨膜通量的影响。结果表明:提高封装分率可以明显降低沟流效应,使壳程流体分布趋于均匀,总体传质、传热效果得到改善,从而使跨膜通量提高,增幅可达40%以上;在组件封装分率较低时,热流体走管程更有利于跨膜传质。在进料状况不变的条件下,随着膜面积的增加,组件单位膜面积的跨膜通量明显降低,而总产量则有所增加。

中空纤维膜组件壳程传质的研究进展

中空纤维膜组件高效的传质分离性能受到越来越广泛的关注。膜组件中纤维呈随机分布状态,其壳程流动特性十分复杂,对其传质性能的准确预测存在很大困难。随着研究的不断深入,对膜组件中传质过程的理解也更加全面。针对平行流式中空纤维膜组件的研究,介绍了一些壳程传质关联式和主要的数学模型,讨论了壳程传质性能的影响因素。

中空纤维膜组件壳体流体分布与阻力研究

采用计算流体力学(CFD)和辅助实验的方法,在操作流量范围内(4.62~20m^3/h),研究了中空纤维膜组件壳体的流动分布和各部件阻力.研究结果显示:壳体各部件的阻力随着体积流量的增大而增大,且增速均不断提高;顶部胶水层的阻力曲线较其他部件,更接近线性.随操作流量的提高,顶部胶水层阻力占总能耗的比例不断下降,而其余部件则相反.整个壳体惯性阻力系数较高,所以在实际操作过程中,高流量运行会降低总能耗分配于过滤推动力的比例.底部分布器造成不均匀的初始流动分布,但分布的均匀性会随着高度的增大而变好.在组件正常操作流量范围,壳体内速度分布仅与几何结构有关,与操作流量无关.

压力式PVDF中空纤维膜组件在钢铁废水回用中的应用

采用赛诺公司压力式聚偏氟乙烯中空纤维膜组件SMT600-P50对首钢迁钢公司的污水进行深度处理。通过对系统的运行数据采集分析表明，该系统运行稳定，SD115值小于2．0，浊度小于0．05，跨膜压差在25—50kPa，运行6个月后进行化学清洗，清洗后可恢复至初始状态。对TOC的去除率可以达到60％以上，有效地保护后续反渗透系统的运行，延长了膜的使用寿命。

“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

由我校环境与化学工程学院王捷副教授等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”已于2009年9月通过天津市教委组织的专家验收．

“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

由天津工业大学王捷博士等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”于2009年9月1日通过天津市教委组织的专家验收．

“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

由我校环境与化学工程学院王捷副教授等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”已于2009年9月通过天津市教委组织的专家验收．

由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统

本实用新型涉及一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，包括产水管、原水管、中心布水管、中心布水管、U型膜丝、膜壳、曝气装置、进气管、浓水管、污染物富集区，U型膜丝竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下，U型膜组件的下端布置有布气系统，

赢创工业集团的中空纤维膜组件

赢创工业集团于2012年2月21日宣布,已投入数百万欧元在奥地利Sch觟rfling研制成SEPURAN中空纤维膜组件,见图1。该新型膜技术有助于使生物气体(沼气)高效节能地改质成为生物甲烷,生物甲烷可进入公众天然气管网。

膜丝渗透系数不均影响中空纤维膜组件性能的CFD研究

本文建立了中空纤维膜组件外压式死端过滤的纯水过滤CFD模型,模拟研究了膜丝渗透系数不均匀对组件流场和性能的影响。以膜丝渗透系数均匀分布的组件为参照对象,分别考察了膜丝渗透系数由壳体向内逐渐增大,由壳体向内逐渐减小,以及随机分布的三种组件。结果表明,各个组件不同位置的压力场差别较小,而速度场随着高度而变化;4个组件的产水流量接近,原因在于高低渗透系数的膜丝数量相同,在产水流量上产生了抵消效应。

膜丝非均匀排布中空纤维膜组件内流场的模拟

本文建立了中空纤维膜组件外压式死端过滤的纯水过滤CFD模型,模拟得到了膜丝不同装填方式下组件内流场以及组件的产水性能。以膜丝均匀装填的组件为参照对象,分别考察了膜丝装填由壳体向内逐渐紧密,由壳体向内逐渐稀疏,以及随机装填的三种组件。结果表明,各个组件不同位置的压力场差别较小,而速度场随着高度而变化;膜丝排布由组件壳体边缘向中心逐渐稀疏的组件产水效率高于其他三个组件,单膜丝平均产水流量比最小值高出约10.9%。

中空纤维帘式与平板式膜组件在浸没式MBR中的对比试用研究

选取两种不同结构类型的膜组件进行化工废水处理的中试应用研究,对比研究了MBR膜系统的最佳气水比、临界膜通量、膜系统的分离与处理效果以及膜的污染和清洗方式。中试结果表明,在该类废水处理中,中空纤维帘式膜组件的最佳气水比为24,平板式膜组件的最佳气水比为20;在同等曝气强度下,用流量阶梯法测得,中空纤维帘式膜组件的临界膜通量为20L·m-2·h-1,平板式膜组件的临界膜通量为25L·m-2·h-1;两组膜在处理和分离效果上相差不大;在抗污染性能上,平板式膜组件更具优势,而且平板式膜组件更容易通过物理清洗-空曝气的方式使膜通量得以部分恢复,用次氯酸钠(NaClO)溶液对膜组件进行化学清洗,均能获得较好的通量恢复效果。

中空纤维膜除湿组件的热质传递特性

中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热。探究南方湿热气候下该技术的可行性,根据南方气候条件下室内新风的特点设计并制造一种中空纤维膜除湿组件,建立相应的数学模型,研究不同进口新风工况和溶液工况下组件的除湿性能,分析组件内的传热传质机理,提出了组件性能的优化方向。研究结果可为中空纤维膜组件的设计提供基础理论。

基于荧光光谱响应的中空纤维膜生物反应器膜组件完整性检测研究

膜生物反应器(MBR)具有出水水质好,占地面积小,污泥产率低等优点,但在系统运行过程中膜组件一旦破损将会直接影响系统的出水水质。以荧光发射光谱响应作为技术手段,研究了中空纤维膜生物反应器(HMBR)工艺中膜丝纤维破损率、污泥浓度、膜组件破损响应时间等指标对于膜完整性监测方法的影响。结果表明,采用中空纤维微滤膜组件的MBR处理能有效截留污水中的类蛋白质物质(C1),而对类富里酸物质(C2),类腐殖酸物质(C3)截留性能较差。基于此,提出主要以Ex/Em为230/335 nm的紫外区类色氨酸物质荧光峰作为检测指标,以荧光截留变化指数(fi)作为膜组件完整性的判定方法;以Ex/Em为330/415 nm的类腐殖酸荧光峰与紫外区类色氨酸物质荧光峰比值变化作为参比指示因子(Ri),用以指示系统检测结果的准确性。针对最低检测精度θ,发现MBR内污泥浓度对于膜组件破损的基准判定存在影响。不同污泥浓度的MBR-1池至MBR-5池荧光截留变化指数fi分别为12.4%, 3.7%, 13.9%, 15.9%和15.8%,参比指示因子Ri分别为1.87, 1.92, 1.35, 2.19和2.69均大于最低检测精度下的指示因子Rθ,可有效反映膜组件破损情况。随着膜组件中膜纤维破损根数的增加,荧光截留变化指数fi随之增加,并且在膜组件运行时可快速识别破损信息,响应速度快。同时发现随着MBR运行时间的延长,污泥会通过膜组件破损处进入膜丝形成堵塞,出现自修复现象。破损后运行约80 min,除紫外区类色氨酸的泄漏的信号响应外,荧光强度趋于稳定。对比实验发现荧光截留变化指数fi与颗粒计数器检测结果基本一致。因此,基于荧光光谱响应的发射光谱扫描技术检测MBR中膜组件的完整性在响应时间、反馈精度上表现出良好的性能,且操作方便快捷,对于检测水样的预处理要求低,能够实现对大型MBR系统众多组件的分散式检测,具有良好的实用性。

中空纤维超滤膜组件通量分布的数值模拟

为了研究中空纤维超滤膜组件通量分布,建立了基于膜丝实体为骨架的三维多孔介质模型,通过商用有限体积法软件求解管壳程以及膜丝多孔区纯水渗透过程的控制方程,得到管壳程的流场信息和多孔区的通量分布.研究表明,任意膜丝和膜丝束均存在通量分布的三维不均匀性,局部高通量增大了设备能耗,降低了组件效率;增大进出口压差降低了通量分布的均匀性,由于考虑了进口效应而更接近实际;膜丝渗透性的提高降低了通量分布的均匀性,在本文研究范围内,相同的进出口压差,膜丝渗透性提高5倍,产水量仅提高10%.本文计算流体力学模型适用于膜丝单元和膜组件研究,与实验偏差均在10%以内,可用于指导组件设计和优化.

中空纤维微滤膜组件过滤酱油时的流体力学特性的研究

采用最小二乘法拟合得到对中空纤维微滤膜组件处理酱油时有效阻力系数Ｃｆ与通道中流体雷诺数Ｒｅ之间的数学关系式,并且对不同过滤量时膜通道中宏观压力的变化进行了研究．

凝胶排阻色谱法测定中空纤维超滤膜组件对聚乙二醇的截留率

采用凝胶排阻色谱法测定中空纤维超滤膜组件对聚乙二醇20000（PEG20000） 溶液的截留率,选择AgilentPL aquagel-OH MIEXD–H8 μm 色谱柱,流动相为0.1 mol/L NaNO3 溶液 （ 含0.02%NaN3）,流量为1 mL/min,RID 检测器,柱温箱和检测器温度均为30℃.当进样体积为50 μL 时,方法的检出限为18.8 mg/L,定量限为49.0 mg/L.PEG20000 溶液的质量浓度在60～1 000 mg/L 范围内与色谱峰高呈良好的线性,相关系数r^2=1.000.该方法对实际样品测定结果的相对标准差为1.31% （n=6）.将该方法的测定结果与紫外– 可见分光光度计法的测量结果进行F 检验和t 检验,结果表明两种方法测量结果无显著性差异.采用该方法可以同时对PEG20000 样品的相对分子质量及其分布进行测定,从而对选用的截留标准物质进行质量控制.