太阳能真空膜蒸馏和肥料汲取液正渗透处理反渗透浓水的节能性和经济性分析

针对太阳能真空膜蒸馏(Solar vacuum membrane distillation,SVMD)和肥料汲取液正渗透(Fertilizer draw forward osmosis,FDFO)系统处理反渗透(Reverse osmosis,RO)浓水的试验研究较多,而对其能耗和经济性分析的较少.通过对试验规模和工业规模条件下2种系统的膜通量、能耗和成本进行对比分析,结果表明,在试验规模条件下,将RO浓水浓缩4倍,无辅助热源SVMD系统的膜通量为2.46 kg/(m^(2)·h),比能耗为110.6 kWh/m^(3),单位水生产成本为96.6元/m^(3);有辅助热源SVMD系统的膜通量为3.75 kg/(m^(2)·h),比能耗为230.7 kWh/m^(3),单位产水成本为13.4元/m^(3);FDFO系统的膜通量为3.62 kg/(m^(2)·h),比能耗为20.44 kWh/m^(3),单位产水成本为26.8元/m^(3).在工业化规模条件下,设计产水量均为240 m^(3)/d时,SVMD系统比能耗为12.8 kWh/m^(3),单位产水成本为10.8元/m^(3);FDFO系统比能耗为12 kWh/m^(3),单位产水成本为9.38元/m^(3).可见生产规模越大,不同系统的产水成本越小,差别也越小.

机械蒸汽再压缩耦合中空纤维真空膜蒸馏系统试验

为了解决工业废水处理过程中分离效率低、运行能耗高的问题,设计搭建了一套新型的机械蒸汽再压缩(MVR)耦合中空纤维真空膜蒸馏系统,考察了耦合系统的运行特性,并开展了不同进料条件及长时间运行下系统对氯化铵溶液蒸发的试验研究。结果表明,当进料液氯化铵质量分数、进料液温度、进料液流量和真空侧压力分别为5%、75℃、10 m^(3)/h和24 kPa时,产水速率和产水电导率基本稳定在45.9 kg/h和11.9μS/cm,分离效率为99.9%,单位加热能耗(SHEC)为118.5 kW·h/t。随着进料液氯化铵质量分数的增加,产水速率减小,SHEC增加;而随着进料液温度和进料液流量增加,产水速率增加,SHEC减小。经过240 h运行试验,膜污染并未明显影响产水水质,但降低了产水速率,经膜清洗后,产水速率可恢复至原来的96.1%,该系统能够高效分离氯化铵溶液,回收能源,应用前景非常广阔。

中空纤维真空膜蒸馏处理硫酸废液试验研究

为了解决工业硫酸废液处理过程中分离效率低、运行稳定性差的问题,设计搭建了一种基于聚四氟乙烯中空纤维的真空膜蒸馏浓缩回收系统,并开展了不同工况下蒸发浓缩硫酸溶液试验,研究了操作参数对系统产水特性的影响。结果表明:随着进料溶液硫酸质量分数和真空侧压力增加,膜通量减小;而随着进料温度和进料流量增加,膜通量增加;另外,在进料溶液硫酸质量分数2%,进料温度80℃,进料流速1.0 m/s的工况下连续运行10 d,膜通量略有减小,冷凝水电导率波动范围为11~13μS/cm,远低于自来水电导率(200μS/cm),系统的分离效率为99.9%。中空纤维真空膜蒸馏浓缩回收系统具有良好的运行稳定性,能够实现对硫酸废液的高纯分离,应用前景非常广阔。

真空膜蒸馏处理矿井水试验及多目标优化

利用真空膜蒸馏(VMD)对高矿化度矿井水进行处理,研究了运行参数对VMD运行过程中膜通量和热效率的影响,并采用响应曲面法(RSM)和满意度函数法对VMD进行最佳运行参数的优化。结果表明,膜通量随着进水温度、进水流速以及真空度的升高而增大;热效率随着进水温度和真空度的升高而增大,随着进水流速的升高迅速降低。通过响应曲面法和满意度函数法对真空膜蒸馏过程进行了多目标优化,得出VMD最佳运行参数:真空度0.065MPa,进水温度75℃,进水流速0.19m/s。该结果可以为膜蒸馏处理高矿化度矿井水多目标优化提供参考。

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验。在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响。结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2.h)。VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小。

益母草提取液真空膜蒸馏浓缩实验研究

真空膜蒸馏是一种新型膜分离技术,可以实现常温条件下的浓缩分离,特别适合于热敏性中药。本文研究了影响益母草真空膜蒸馏过程的基本影响因素,并分析了浓差极化和温差极化问题。实验结果表明:益母草有效成分基本没有损失,蒸馏通量随原料的温度和流速增加而增加。

膜蒸馏过程传递机理研究进展(Ⅲ)真空膜蒸馏

真空膜蒸馏以其独特的优点而受到越来越广泛的关注,其可应用范围也变得越来越广.对近20年来国内外在真空膜蒸馏方面的研究工作进行了综述,评述了该过程传热传质机理实验研究、理论分析和过程模拟方面的主要研究成果;分析了过程的影响因素(真空度、膜的形态结构、进料温度、进料流速、进料浓度)和临界操作条件对过程的影响.认为有价值的研究工作为膜结构参数的选取、膜组件的优化、膜污染临界操作条件的确定方法和防止膜污染发生的自动控制模型的建立等,力图能为工业应用提供理论指导.

冷侧真空度对减压膜蒸馏过程影响的研究

用ＰＴＦＥ膜实验研究了冷侧真空度对减压膜蒸馏过程的影响．实验结果表明，随冷侧真空度的提高，蒸汽的渗透通量增加，分离率也增加．渗透通量和膜两侧的蒸汽压差成正比．若真空度很高，且冷侧的绝压比膜冷侧的饱和蒸汽压低时，渗透通量有剧增的趋势．渗透通量和膜的孔径大小有关，孔径越大，通量越大．

真空膜蒸馏过程膜参数模拟计算

为了研究膜材料对透过通量的影响,文章建立了真空膜蒸馏过程的微观传热传质模型,并利用该模型对文献中的实验数据进行了模拟,得到了比较满意的结果。进而对不同条件下膜的长度、厚度、内径以及曲折因子、传质系数进行了模拟计算,并讨论了不同膜参数对膜透过通量的影响,为真空膜蒸馏过程中膜材料的选取及合理利用提供一定的理论依据。

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2.h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2.h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.

真空膜蒸馏用于多元醇水溶液分离的研究

利用自制的聚丙烯中空纤维膜,采用真空膜蒸馏法对1,2-丙二醇水溶液的分离进行了研究。考察了料液入口温度、冷侧真空度、料液流量以及料液浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,膜通量随料液入口温度、冷侧真空度及料液流量的增加而增加,随料液浓度升高而下降。截留率随料液入口温度、冷侧真空度和料液浓度的增加而下降,料液流量的变化对截留率没有明显的影响。本试验条件下最佳截留率可达100%,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现多元醇水溶液分离。

真空膜蒸馏法处理含铀废水

采用聚丙烯微孔膜对含铀废水进行真空膜蒸馏（VMD）处理研究，考察了进料铀的温度、质量浓度、流速以及真空侧压力对膜通量及截留率的影响，得到了最佳工艺条件；进料流速，0．5m／s；进料温度，55℃；真空侧压力，2．66kPa。在该条件下，当料液中铀的质量浓度为1～9mg／L时，膜具有良好的分离性能，膜通量为3．5kg／（m^2·h），截留率为99．1％，馏出液中铀的质量浓度低于国家排放标准（0．05mg／L）。实验结果表明，作为一种新颖的水处理技术，真空膜蒸馏法将在含铀废水处理中发挥重要作用。

真空膜蒸馏法浓缩黄芩提取液的工艺研究

目的采用聚偏氟乙烯中空纤维膜,运用真空膜蒸馏法浓缩黄芩提取液,研究浓缩过程中操作参数对浓缩效率的影响。方法采用HPLC法测定黄芩提取液及膜蒸馏透过液中指标性成分黄芩苷的量,以黄芩苷截留率和膜通量为评价指标,考察进料温度、真空度和料液体积流量对浓缩效率的影响。结果随着进料温度、真空度及料液体积流量的增大,膜通量明显增大。在进料温度59℃,真空度94~95 k Pa,料液体积流量1.0~1.2 L/min的条件下,黄芩苷截留率可达100.0%。结论真空膜蒸馏法用于黄芩提取液的浓缩工艺控制较简捷,效果明显,具有较好的应用前景。

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.

真空膜蒸馏过程影响因素研究

真空膜蒸馏技术以其独特的优点在海水淡化、水溶液处理、溶液浓缩、超纯水的制备、环境保护等领域得到广泛的应用,但这方面的理论研究还较少。文章针对真空膜蒸馏过程,从微观传递机理出发建立了真空膜蒸馏管内传质传热模型,使用正交配点法对中空纤维膜真空膜蒸馏过程中的温度、浓度分布进行计算,并分别讨论了溶液浓度、温度、流动状态、真空度对真空膜蒸馏过程的影响,为工业应用提供理论基础。

真空膜蒸馏法处理高浓度Na_2SO_4和CaCl_2废水

利用平均膜孔径0.1μm的聚四氟乙烯(PTFE)平板膜,采用真空膜蒸馏法(VMD)对高浓度Na2SO4和CaCl2废水进行处理,讨论了渗透压强、进料温度、盐浓度等操作条件对膜蒸馏的出水通量以及截留率的影响.实验结果表明,随着进水温度的升高,冷侧压强的减小,通量随其增大;进料温度对膜蒸馏渗透通量的影响较为明显,进料温度从323.15K升高至343.15K,渗透通量可增大4.5倍左右;进料溶液盐浓度对渗透通量的影响较小.同时,真空膜蒸馏的截留率较高,均达到99.99%以上.

真空膜蒸馏法再生天然气脱硫废液的研究

采用真空膜蒸馏法处理吸收了硫化氢的碳酸盐富液,考察料液温度、流量、浓度及膜两侧真空度对分离效果的影响。结果表明,在实验条件下,富液进口温度、流量和膜两侧真空度的增加导致膜总通量增大;选择性系数随温度和真空度的增加而减少,随流量增加而升高;初始浓度对脱除率影响不大。装置运行的优化条件是:料液温度为60℃,流量为250 L/h,真空度85 kPa,在此条件下,富液的脱硫率可达96%。

真空膜蒸馏用于脱除水中氨的传质性能研究

对真空膜蒸馏脱除水中氨过程总传质系数的计算式进行了理论推导,并以真空膜蒸馏实验考察了料液温度、料液浓度及pH值对总传质系数影响。实验结果表明,随料液温度和pH值的增加,总传质系数明显增大,但pH值升至11后,总传质系数的变化不再明显。在实验所涉及的范围内,料液浓度对总传质系数的影响不大。总传质系数理论计算值与实验测定值吻合较好。

PTFE中空纤维膜用于浸没式真空膜蒸馏脱盐的研究

通过调整挤出头尺寸,制备出不同壁厚的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜.采用浸没式真空膜蒸馏(SVMD),研究了膜丝壁厚、操作条件、NaCl浓度等对产水通量和脱盐率的影响.结果表明,降低膜壁厚度可增加产水通量;提高料液温度和冷侧真空度可明显提高产水通量;曝气亦可提高产水通量,当曝气量超过6m3/(m2·h)时,产水通量反而下降.连续运行800h的实验表明,产水通量随工作时间的延长而减小,200h后趋于稳定,脱盐率可保持在99.6%以上.

真空膜蒸馏法处理NaCl水溶液超疏水性PVDF膜性能的优化

采用正交实验设计方法,以纯水和0.03 g/L NaCl水溶液为料液,依据真空膜蒸馏(VMD)实验特性,选择了聚偏氟乙烯(PVDF)超疏水微孔膜的优化制备条件。结果表明由直观分析法和直接测量法分别确定的优化制膜条件基本一致。用于VMD的PVDF微孔膜的优化制膜条件为:铸膜液体系组成及质量分数为15%PVDF/51%TEP-34%DMAc,第1凝固浴中混合溶剂(TEP-DMAc)总质量分数为60%,膜厚度为0.17 mm,第1凝固浴中TEP与DMAc的质量比为60∶40;在该条件下,NaCl的脱除率可达99.90%以上。