抗海水渗透复合卷材的制备和性能探讨

采用氯化聚乙烯(CM)对三元乙丙橡胶(EPDM)进行共混改性,再与聚乙烯片材热复合后制得抗海水渗透复合卷材。共混改性结果表明,热力学角度下CM与EPDM具有一定的相容性;随着CM/EPDM共混比的增加,共混物的力学性能得到改善且优于传统EPDM卷材;共混物在海水中溶胀率较低,抗海水渗透性能优异。抗海水渗透复合卷材粘结性能良好;在耐久性试验后,其剥离强度与拉伸强度、扯断伸长率等均保持良好。

南京理工大学张轩教授团队在高适应力的聚酯薄膜用于高性能反渗透海水淡化方面取得最新研究进展

近日,Science(《科学》)以“More resilient polyester membranes for high-performance reverse osmosis desalination”为题,报道南京理工大学环境与生物工程学院张轩教授团队在反渗透膜研究方向的重要进展。姚宇健博士为论文第一作者,张轩教授、东北师范大学王宪泽副教授、美国耶鲁大学化学与环境系Menachem Elimelech教授为论文共同通讯作者,南京理工大学为第一通讯单位。该团队设计并合成了一类间苯二酚衍生物—3,5-二羟基-4-甲基苯甲酸(DHMBA),借助“共溶剂辅助”界面聚合的制膜方法,提高了反应物从水相迁移至有机相的扩散速率,构建了无缺陷且具有优异“水/盐选择性”的三维网络聚合物薄膜结构,验证了材料优异的反渗透基础分离性能(与Dupont公司SW30系列海淡膜相当)。进一步的模型实验研究结果表明,DHMBA型聚酯反渗透膜材料在脱硼率、耐氯性、抗有机污染、抗无机结垢等海水淡化关键评价指标方面均表现出色,综合性能在多维度超越行业标杆。

细菌在反渗透膜生物污染中的作用及防控研究进展

海水反渗透膜的生物污染是海水淡化行业面临的一个世界性难题。查阅近年国内外关于海水淡化系统反渗透膜生物污染的文献以及其他相关资料,对海水淡化系统RO膜上优势细菌群落组成及胞外聚合物在膜生物污染中的作用进行了总结,讨论了与膜污染有关的耐氯菌种并简述了以预处理为主的常见防控方法和使用群体抑制酶为主的生物防治新方法。为解决耐氯菌生物膜难以被杀菌剂去除、处理成本较高等问题,提出未来应针对耐氯菌及其他胞外聚合物分泌能力强的微生物等开展研究,并结合预处理、化学清洗和生物控制等方法设计因地制宜的全面防控方案。

某滨海电厂反渗透海水淡化加药系统设计

某滨海电厂制水采用反渗透海水淡化工艺,海水预处理系统采用加杀菌剂、凝聚剂和助凝剂处理,超滤反洗采用加酸、碱和杀菌剂进行加强反洗,反渗透系统进水采用加还原剂、阻垢剂处理,海水淡化产水水质调整采用加碱、杀菌剂、碳酸氢钠和氯化钙矿化剂处理。本文介绍电厂反渗透海水淡化加药系统的设计计算方法、详细配置情况和加药设备运行控制方式。

反渗透海水淡化高压泵的优化选择

针对反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,通过对不同类型泵的特性分析,合理选择不同规模下反渗透海水淡化用高压泵泵型,给出了提高中小规模反渗透海水淡化用高压泵效率、降低能耗的设计选型方法,为提高反渗透海水淡化高压泵效率、降低能耗提供了理论指导。

反渗透海水淡化水后处理技术

采用溶解白云石法对反渗透海水淡化水进行矿化,研究了温度、pH、白云石粒径、固液接触时间等因素对矿化反应的影响,选择合适的碱对出水pH、总碱度和碳酸钙沉淀势进行调节。结果表明,反应塔出水钙镁离子含量随温度和接触时间的增大而增大,随pH、白云石粒径的增大而减小。在优化的条件下,产水钙镁离子含量为分别为82.75mg/L(以CaCO3计)和19.25mg/L,pH为7.80,碱度为95.28mg/L(以CaCO3计),碳酸钙沉淀势为1.22mg/L(以CaCO3计)。产水水质稳定,不具有腐蚀性。

高回收率反渗透海水淡化工艺的应用研究进展

回收率是反渗透系统设计中一个非常关键的参数,决定着进水处理系统(取水、预处理系统和高压泵)的尺寸和占地面积。但系统回收率的提高需要较高的操作压力,由此带来较快的膜污染和频繁的膜元件清洗与更换。目前,在不加剧膜污染的条件下进一步提高海水淡化系统回收率的方法已成为该领域研究热点。本文详细综述了国内外高回收率反渗透海水淡化工艺的应用研究进展,包括基于纳滤海水软化的集成膜过程和热膜耦合海水淡化过程,以及这些过程面临的结垢问题和影响因素,并针对目前的研究方向提出了建议。

反渗透海水淡化系统中的能量回收

反渗透海水淡化中的能量回收问题一直是研究的热点。本文介绍了能量回收技术的发展、不同技术在操作和设计上的差异,重点说明了能量回收装置在反渗透海水淡化降低能耗的重要作用,能量回收技术的不断进步使得反渗透海水淡化应用日益广泛。

基于CFD的反渗透海水淡化高压泵的性能预测

运用FLUENT软件,在双参考坐标系下,采用基于雷诺时均的Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,对万吨级反渗透海水淡化高压泵的6组水力模型的叶轮与导叶组合的内部流场进行了数值模拟和性能预测,并挑选出两组效率高的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.结果表明:根据计算的数据预测该泵单级的特性曲线,并与试验数据进行了比较,两者在高效区流量-扬程曲线比较接近,误差在工程应用允许范围内.CFD计算中没有计入容积损失和机械损失,实测轴功率普遍都要比模拟轴功率稍大,进行修正后试验所得出的效率和模拟所得到的效率接近.经试验模型泵的效率接近80%.

反渗透海水淡化提升泵轴向力和径向力平衡的研究

针对反渗透海水淡化提升泵的入口压力高,存在较大的轴头力的情况,通过分析提升泵中轴向力与径向力产生的原因,提出了针对不同规模的反渗透海水淡化用提升泵轴向力的平衡方法。对于2500 t/d反渗透海水淡化的提升泵,采用调整叶轮口环直径,叶轮前盖板加副叶片的方法可以增加前后盖板的作用力以平衡轴向力,而通过降低转速增加叶轮尺寸的方法来平衡轴向力则可使结构更趋合理;采用双蜗壳结构平衡径向力。通过轴承寿命的计算得出其寿命均大于25000h,从理论上证明了该方法的可行性。

压力交换式能量回收器在反渗透海水淡化技术中的应用

在反渗透海水淡化系统中,高压系统中采用压力交换式能量回收器,大大地降低海水淡化 的能耗。压力交换式能量回收器的能量回收效率达到95％以上,本文从其工作原理和反渗透海水 淡化设计上阐述其应用的优点。

舰船反渗透海水淡化预处理系统的研究

采用国产聚偏氟乙烯中空纤维膜件,进行了某型舰船反渗透海水淡化膜法预处理系统的研究。结果表明,系统采用直接过滤20 min→药剂加气在线反洗2 min→大流量滤过水在线反洗30 s→排污5 s的工艺流程处理浊度为350～400 NTU的海水,滤过水污染指数(SDI)为1.9～2.4,浊度为0.4～0.8 NTU,体积流量为99.8～97.6 L.min-1;采用次氯酸钠和盐酸在线反洗,辅以大流量滤过水反冲,可使系统的跨膜压差保持在34～39 kPa的低压水平;整个系统抗污染能力较强,性能稳定、结构紧凑、操作方便,符合舰船装备相关标准的要求。

直接微滤用于舰船反渗透海水淡化预处理的可行性研究

采用国产聚偏氟乙烯中空纤维膜,研究了直接微滤工艺用于舰船反渗透海水淡化预处理的可行性.实验结果表明,直接微滤预处理系统采用直接过滤20min→气水双洗30s→滤过水反洗30s→排污5s的运行条件处理高浊度海水时,滤过水淤泥密度指数(SDI)≤2.9,浊度<0.9NTU;滤膜抗污染性能较强,当系统跨膜压差≥37kPa时,采用次氯酸钠和盐酸化学清洗,跨膜压差可恢复到低压水平.直接微滤预处理系统结构紧凑,操作方便,出水水质稳定,符合我国舰船装备研制相关标准的要求,可用于舰船反渗透海水淡化预处理.

反渗透海水淡化高压多级泵的轴向力平衡机构

针对海水淡化高压多级泵产生较大轴向力的平衡问题,利用VB6.0编写海水淡化高压多级泵轴向力平衡机构的计算程序,设计了平衡盘与平衡鼓相结合的轴向力平衡机构.设计中使平衡盘具有较高的灵敏度,通过计算软件研究平衡盘外径与平衡鼓受力比的关系,最终确定平衡鼓受力比为70%,平衡盘灵敏度k的范围为0.23~0.28,由此确定了平衡机构各个部件的尺寸.为了避免平衡盘端面接触摩擦,在计算程序中研究了间隙b2与平衡力波动的关系,并且比较了计算程序所得泄露率与试验的结果,误差仅为5.11%.结果表明：海水淡化高压多级泵的平衡机构,有效解决了较大的轴向力平衡问题,试验所得泄漏量仅为流量的2.6%,远低于一般多级泵平衡机构的泄漏量.

移动载体上的反渗透海水淡化装置的设计要点

在战区条件下 ,针对部队扩散、移动需要提供快速的饮水支持 ,针对各种水源水的理化特征和装置使用的环境条件 ,提出了装置设计中应着重考虑的几个问题。如不同水源水的理化性能对装置的影响 ,装置防腐及选材 ,管道连接及固定 ,预处理方法的选择等问题 ,并以野战车用反渗透海水淡化装置设计为例 ,对设计要点作简要说明。

万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计

结合反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,合理选择了万吨级反渗透海水淡化高压泵的泵型,提出了一种轴向吸入节段式高压多级泵的新型结构型式.在已有高效水力模型的基础上,对影响效率的几个关键水力尺寸进行不同的优化组合,设计了6种叶轮模型和2种导叶模型,组合成6组水力模型.应用CFD方法对6组水力模型进行了性能预测,挑选出2组效率高(预测)的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.2组水力模型试验表明,泵的流量、扬程满足高压泵的要求,其中最优模型的效率达到了79.72%.

反渗透海水淡化能量回收装置的研究现状及展望

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的核心元件之一,通过回收高压盐水的压力能来降低能耗和节约成本,加强其基础研究并突破技术瓶颈是缓解我国水资源危机的战略选择。根据工作原理将反渗透海水淡化能量回收装置分成液力透平式、正位移式和泵-马达式3类,主要从结构、原理、效率和应用等方面对国内外研究进展进行综述和分析,并对我国能量回收装置的发展方向和关键技术进行总结展望。研究表明,液力透平式装置已逐渐被市场淘汰,占据市场主流地位的正位移式装置也存在技术缺陷,而泵-马达式装置的集成化设计和降低工作能耗是未来的重要研究方向。

一种潮流能直驱式反渗透海水淡化低转速柱塞泵

针对潮流能直驱式反渗透海水淡化系统中,海水液压泵与水轮机转速不配比问题,提出了一种低转速、高容积效率的动外壳式多作用径向柱塞泵方案。该泵由动外壳、缸体、配流阀、柱塞组件、液体弹簧、管道轴和调压装置等组成。工作时,潮流能水轮机直接驱动外壳,多排错位轴对称的柱塞组件在液体弹簧的作用下紧贴外壳内壁,沿内壁多作用曲线相对缸体孔做往复运动,通过配流阀完成吸压海水。该泵利用单转多次作用方式,增加柱塞运动频率与速度,补偿低转速下因高压差产生的泄漏;利用动外壳式代替动缸体式或动斜盘式,将泵直接置于水轮机内,简化了系统结构;采用分组轴对称布置柱塞,消除了径向不平衡力;采用液体弹簧复位,使得复位迅速,安全可靠。仿真结果表明:该泵排量为202.9 mL/r,额定转速为50 r/min,额定压力为8 MPa;在额定工况下,当柱塞副单边间隙为10μm时,输出流量约为9.8 L/min,容积效率为96.6%,流量脉动为1.92%;配流阀启闭动作协调,单阀最大配流量为2.0 L/min;在保证容积效率下,额定转速降低至已有水液压轴向柱塞泵产品的5%左右。该柱塞泵可应用于以潮流能直驱的反渗透海水淡化系统、发电系统等核心能量转换设备。

基于膜过滤的反渗透海水淡化预处理

设计了膜法预处理系统,研究了膜过滤工艺用于舰船反渗透海水淡化预处理的可行性。系统性能考察结果表明,采用直接过滤30 min和滤过水反洗1 min交替的运行方式净化海水时,出水浊度低于0.09 NTU,UV254和CODMn的平均去除率分别为42.2%和57.6%,且无细菌检出;当跨膜压差≥0.035 MPa时,应进行维护性化学清洗,可使跨膜压差恢复到低压水平。膜法预处理系统出水水质稳定,无化学品添加,工艺简单,结构紧凑,适用于舰船反渗透海水淡化预处理。

光伏反渗透海水淡化系统的研究与开发

针对光伏反渗透海水淡化系统的控制装置易受海水及盐雾腐蚀的问题,开发新型双输出光伏调速逆变控制器。用一台控制器对提升泵和高压泵实施相互协调的调速控制,提高系统的可靠性、降低控制器成本。提出基于太阳辐射量和设备成本的配套光伏阵列功率实用优化算法以及系统日产水能力估算方法。实验结果表明,系统运行稳定,最大功率点跟踪控制精度高,产水量与理论计算结果吻合。