基于动态膜错流过滤的野外净水装置研究

开展了基于动态膜错流过滤的野外净水装置研究,旨在为灾区以及偏远农村等野外大规模人群提供满足饮用需求的净化水。装置以动态膜技术及错流过滤原理为核心,自由组合吸附、絮凝、催化氧化等水处理模块,结合芯片对电磁三通阀和电磁单向阀的控制,利用单泵即可实现过滤功能与反洗功能,具有较强实用价值。

错流换热器壳体空气流动均匀性对空气换热性能影响的研究

通过数值模拟研究稳态运行过程中壳体内部空气流动状态及不同壳程接管数量下壳体内空气分布情况及其影响,验证了错流式换热器壳程流量分布不均对其性能却有影响,较均匀的壳程流量分布具有更高的出口温度。根据仿真计算得到长筒体错流换热器不同壳程接管数量下的流量分布比例,壳程设置多个接管有助于提高壳内空气分布均匀性。根据流量分布比例计算壳程空气出口温度。分析结果发现,随着壳程空气流量的提高,壳程空气分布均匀的换热器性能越好。

错流微通道低温交叉换热等体积补偿机理研究

建立了错流微通道低温交叉换热系统物理模型、不同尺度错流微通道单元数学模型及传热单元数值模型。针对不同错流微通道模型,提出了等体积补偿理论计算模型及计算方法,并进行了单元模型传热数值模拟研究。构建了不同尺度及形状错流微通道实验模型并对单元理论模型及数值模型进行了实验验证。研究表明:等体积补偿法可用于解决复杂错流微通道换热器换热面的工程计算难题,为不同尺度不同结构的微通道错流交叉换热设计提供理论依据及工程设计计算方法。

餐厨垃圾沼液的超滤膜错流过滤数学模型

以餐厨垃圾厌氧消化沼液为过滤介质,膜孔径30 nm的管式超滤膜为膜组件,探究了超滤膜错流过滤中膜污染行为与膜通量的影响因素,结果表明:由于沼液中的混合液悬浮固体(MLSS)浓度极高,且膜孔径极小,引起膜污染的方式主要为污染物在膜表面形成滤饼层,过滤中的阻力主要来源于膜自身阻力与滤饼层阻力之和;在错流过滤中沼液的实际剪切黏度会随着其高速运动而降低,且趋于一定值(1×10^(-3) Pa·s),从而表现出黏度对膜通量无明显影响;跨膜压差与污泥浓度对膜通量有着决定性影响,所建立的膜通量数学模型预测值与实际值较吻合(R^(2)>0.99),以该模型计算得到的沼液膜通量范围为1.56×10^(-6)~3.37×10^(-6) m^(3)/(m^(2)·s),平均膜通量为2.28×10^(-6) m^(3)/(m^(2)·s);对膜通量的影响因素做了灵敏度分析:当各工艺参数在0~50%变化时,膜通量各参数的灵敏度高低依次为ΔP、μ、R_(m)、MLSS;当各工艺参数在-50%~0变化时,膜通量各参数的灵敏度高低依次为μ、ΔP、R_(m)、MLSS。

错流流速对厨余垃圾厌氧膜生物反应器通量的影响研究

对上海市某厨余垃圾处理厂的中试规模厨余垃圾浆料厌氧膜生物反应器(AnMBR)进行了研究,重点探索了AnMBR处理过程中错流流速对厌氧膜通量的影响。结果表明,错流流速与AnMBR的膜通量密切相关。在试验错流流速下,沼液的AnMBR亚临界通量为18.48 L/(m^(2)·h),相应的膜过滤阻力R为2.53×10^(12)m^(-1),此膜过滤阻力为清水的1.12倍。修正后的惯性升力模型表明,运用该修正模型对不同错流流速下AnMBR沼液膜通量拟合获得的沼液悬浮污染物颗粒平均半径a为(4.375±0.032)μm,膜通量修正值b为(3.172±0.198) L/(m^(2)·h)。

重庆中轻创新研发选择性吸附分离陶瓷膜错流过滤技术

酒类、饮料、调味品等液体食品的生产工艺普遍使用硅藻土、纤维素、活性炭等过滤介质,其吸附作用会造成风味物质、营养成分的损失,减弱口感,过滤废弃物严重污染环境。将高性能分离膜材料应用于流体澄清处理,能较好地解决上述问题,替代传统过滤设备。多年来,少数国外厂商垄断膜过滤材料和装备的关键核心技术,抬高价格。进行国产化攻关,解决这一“卡脖子”难题,势在必行。有着“中国过滤设备专家”美誉的重庆中轻装备有限公司,从2020年开始启动高性能分离膜材料以及过滤系统的研发攻关。经过反复试验和不断尝试,开发了具有完全自主知识产权的“选择性吸附分离陶瓷膜错流过滤系统”。在完成膜材料和清洗工艺研发后,进行了小试试验,又通过不断地尝试和改良,实现了过滤设备及陶瓷膜组件的系统集成,完成了自动化程度较高的中试试验。

错流膜过滤设备在罐底油上的应用

根据错流过滤技术的特点和罐底油的特性,以错流过滤技术在罐底油上的应用为实验重点,研究了罐底油通过错流过滤过程中通量衰减情况、过滤前后指标变化情况以及排渣时机等。结果表明,膜通量在14h内系统压力参数稳定,过滤前后理化指标没有明显变化,细菌总数降低,并确定当料液浓缩倍数为5时,是罐底油排渣的最佳时机。

错流离心分级技术的研究

通过分析分级设备中分级力场方向和介质流体流动方向 ,提出了错流分级和逆流分级的概念 ,并在详细讨论这两种不同分级形式各自特点的基础上 ,设计出一种新型的错流离心分级设备。分级实验结果表明 ,该分级设备不仅适用于微细粉末分级 。

多孔波纹板错流旋转床的传质性能

以CO2-NaOH为介质,研究了两种板间距填料结构的传质性能。结果表明:多孔波纹板错流旋转床的体积传质系数在相近的操作条件下分别比文献丝网错流旋转床高0.95～2.1倍、比逆流旋转床略低,比传统气液传质设备高1～2个数量级。应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了体积传质系数的关联式。

错流超滤技术在海水胶体态铀、钍、镭同位素和有机碳研究中的应用

建立了由预过滤装置、蠕动泵、中空纤维超滤膜（Ａｍｉｃｏｎ Ｈ１０Ｐ１０－２０，标 称截留分子量 １０ ＫＤａ）和连接管组成的错流超滤系统，利用荧光标记的 ４０ ＫＤａ葡聚 糖和已知放射性活度的２３４Ｔｈ示踪剂评估了超滤膜的截留和吸附性质，探讨了２３４Ｔｈ 在超滤过程中的渗透行为，考查了该系统用于实际海水样品时铀、钍、镭同位素和有 机碳的质量平衡状况，结果表明，１０ ＫＤａ中空纤维超滤膜对４０ ＫＤａ葡聚糖具有良 好的截留效率（８５％），而吸附损失率为 １８％．铀、钍、镭同位素和有机碳在超滤过程 中均达到极佳的质量平衡，回收率 Ｒ＝ ９５％～ ９８％，优于大多数文献报道的值． ２３４Ｔｈ在超滤过程中的渗透行为可以很好地用渗透模型加以描述．研究组分胶体态含量占“溶解”态含量的份额大小顺序如下：钍同位素、有机碳、镭同位素约等于铀同 位素，这与社为强颗粒活性元素、铀和镭为水溶性元素的地球化学性质相吻合．

气固错流移动颗粒床过滤器压降特性研究

研究了错流移动颗粒床过滤器操作压降与过滤介质特性、表观过滤气速、颗粒层移动速度和床层粉尘沉积量之间的关系。结果表明,无粉尘沉积时,床层压降可以用Ergun方程计算。颗粒层移动速度的变化并不会造成床层压降的显著变化。除尘过程中,床层内粉尘沉积量随气体中粉尘浓度的增大、颗粒层移动速度的减小而增加,同时将导致床层压降的显著增大。错流移动床除尘操作压降可以用带修正项的Ergun方程计算,其修正项为比沉积率和颗粒层空隙率的函数。在实验数据范围内,该方程的计算结果与实验数据最大偏差小于15%。

气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率

研究了气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率与表观过滤气速、颗粒层移动速度、过滤气体粉尘含量的关系 ,并进一步探讨了粉尘在颗粒层内的沉积对除尘效果的影响 .结果表明 ,颗粒层内粉尘沉积量较低时 ,沉积的粉尘有效地促进了颗粒层除尘效率的提高 ,但随粉尘沉积量增大 ,沉积粉尘的二次飞扬变得严重 ,其促进效应逐渐减小 .在考虑了沉积粉尘对除尘效率影响和颗粒层内粉尘沉积不均匀性的基础上 ,基于捕集单元的收缩管模型 ,建立了计算移动颗粒层除尘效率和床层内粉尘沉积分布的数学模型 .模型计算结果和实验数据比较表明 ,在操作气速 0 1～ 0 3m·s-1范围内 ,计算值与实验结果吻合较好 .据此对除尘效率和床层内粉尘沉积的变化趋势进行了模拟分析 .

多孔波纹板错流旋转床流体力学性能研究

以空气-水为介质,研究了两种板间距填料结构的流体力学性能。结果表明:多孔板错流旋转床气相压降随填料板数、气量、超重力因子的增加而增大,与液量几乎无关;在相近操作条件下该床压降不足逆流床的1/10;应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了气相压降的关联式。

错流膜生物反应器水力清洗特性研究

采用外压管式聚砜－聚丙烯腈共混超滤膜进行错流膜生物反应器水力清洗特性研究．结果表明：清洗时采用高膜面流速、低操作压力和限制透过液对流传递作用有利于错流膜生物反应器通量的恢复，这符合膜污染形成和去除过程中的传质机理；适宜的膜面流速应稍大于临界流速ｖｋ＝１．９２ｍ／ｓ，清洗时间应控制在１０ｍｉｎ，适宜的清洗操作压力为０．０７ＭＰａ．

错流旋转填料床中湿式氧化法脱除气体中硫化氢

以H2S和空气模拟含硫工业气体,以错流旋转填料床为脱硫设备,采用湿式氧化法进行脱硫实验。考察了气/液体积比、气体流量、超重力因子、Na2CO3浓度、原料气中H2S含量等工艺参数对脱硫率和气相总体积传质系数的影响规律。研究结果表明,在气液接触时间小于1s的情况下,脱硫率达到95%以上。错流旋转填料床湿式氧化法脱硫工艺可实现快速、高效脱硫,且脱硫设备体积小、操作弹性大、节能降耗,具有工业化应用潜力。

旋转离心喷雾气液错流传热计算

对气液两相流在旋转离心喷雾条件下错流传热的计算方法做了分析，采用分格计算的方法做气液两相错流传热过程的模拟计算。

错流移动颗粒床高温除尘模拟和操作特征分析

颗粒层内的沉积粉尘是影响颗粒床过滤器除尘效率和操作压降变化的重要因素,考虑颗粒层内沉积粉尘对除尘过程的影响,基于捕集单元的收缩管模型,建立了二维的气固错流移动颗粒床过滤器除尘过程的数学模型。分析了主要设计和操作参数对颗粒层除尘效果的影响,并对颗粒层内气体流动规律、粉尘沉积特点和气体含尘浓度变化进行了模拟分析。颗粒层内的沉积粉尘在气、固流动方向上具有二维分布的特点,沉积粉尘分布导致局部气体过床的阻力和捕集单元除尘效率的变化。模型计算结果和高温煤气除尘实验数据比较表明,表观过滤气速0．1～0.3 m/s范围内,计算值与实验结果吻合较好,可适用于过程的设计和优化。

带有内构件错流移动床颗粒流动特性的数值模拟

为对错流移动床反应器设备的结构优化设计提供指导,基于颗粒动理学理论,建立固体颗粒在错流移动床的气固流动过程模拟的欧拉多相流三维数理模型。选用Gidaspow曳力模型、Schaeffer摩擦应力模型、颗粒碰撞恢复系数e=0.80等关键参数模型对分别安装有人字形、三角形和八字形内构件的错流移动床内颗粒流动特性进行了数值模拟研究,探讨内构件对流型转变及颗粒流动产生的压力场、速度场的影响。结果表明,三种内构件均能改善移动床内颗粒的流型(从漏斗流转变到整体流),三角形内构件在本模拟中的效果最为理想;三种内构件的加入均改变了颗粒对壁面压力的分布。在移动床上部,内构件的加入使得压力均稍有增加,在渐缩下料段,三种内构件均减少了此段的压力峰值。

错流式生物滴滤床净化甲苯废气

采用焦化厂污泥为菌源驯化甲苯降解菌,接种错流式生物滴滤床,净化含甲苯废气。研究了生物滴滤床的挂膜启动和长期运行情况,填料和营养液对滴滤床去除能力的影响,并对长期运行的压降进行了观察分析。反应器挂膜启动需要6 d时间,稳定运行的平均去除效率为95%,单位体积最大去除负荷为251 g/(m3.h)。结果表明,采用错流式生物滴滤床可以有效去除甲苯废气;以比表面积大的生物陶粒作为填料以及定期适量更换营养液,均有助于提高生物滴滤床的去除能力;错流式生物滴滤床具有压降小、气液分布均匀的特点。

基于错流过滤原理的微流控细胞分离芯片的研制

In this work,two kinds of novel microfluidic cells separation chips were described on the principle of crossflow filtration by using micro-electro mechanical systems(MEMS) technology.Whole blood is a complex mixture of various cells,such as red blood cells(RBC),white blood cells(WBC) and so on.Separation and collection of different kinds of cells is the required first step for the subsequent clinical and basic research assays.One-level filtration microfluidic chips with three coiled channels spaced by two arrays of parallel microfabricated filtration barriers of post-type or dam-type along the stream,were successfully used to separate and collect RBC and WBC from whole blood via their different sizes.The effects of the dilution times and the length of separation channels with different filtration barriers on RBC separation efficiency were investigated.When the whole blood was diluted by 50 times,the RBC separation efficiency was 91.2% and the WBC separation efficiency was 27.4% by using the microfluidic chip with dam-type filtration barriers of 160 mm long.The WBC separation efficiency was two times more than that by using microfluidic chip based on the dead-end filtration principle.The second kind of microfluidic chip had multilevel filtration barriers of post-type which was used to separate and collect plasma,RBC and WBC from whole blood.