气隙式膜蒸馏法分离浓缩透明质酸水溶液的研究

介绍了应用气隙式膜蒸馏分离技术对透明质酸热敏性水溶液的浓缩分离情况。结果表明，使用膜孔径为０２μｍ的聚四氟乙烯微孔疏水膜可使原料液的浓度提高１６倍以上，透明质酸截留率为８０％以上。探讨了循环时间、平均温差、热侧温度等条件对分离效果的影响。

空气隙膜蒸馏系统中超声应用研究

首次将超声激励技术用于膜蒸馏系统以提高蒸馏通量，并采用连续和间隙性超声激励研究超声参数对传质传热的影响并探讨其影响机理．结果表明。（１）蒸馏通量随着超声功率的增大而增加；本实验的超声激励可使蒸馏通量提高３０％；连续激励比间隙激励效果好．（２）超声空化、声学流和膜面振动改善了温度和浓度极化并清洗了膜面，这是超声激励提高蒸馏通量的主要机理，其中声学流与空化对温度和浓度极化的改善更为重要．本文还证实了文献１０提出的关于膜蒸馏通量的理论计算公式也适用于有超声激励的情况．

空气隙膜蒸馏过程传质的强化

采用双向入流的圆形短管膜组件,并将超声激励技术用于膜蒸馏系统,以提高空气隙膜蒸馏通量.以自来水和稀盐溶液为料液,研究冷热溶液温差、空气隙厚度、超声激励和溶液浓度对蒸馏通量的影响.实验结果表明:合理设计膜组件、有效布置溶液的流动和控制实验参数,及超声激励技术,能降低温度极化、浓度极化和膜污染,从而有效提高空气隙膜蒸馏通量.

太阳能空气隙膜蒸馏系统实验研究

空气隙膜蒸馏是一种新的膜分离技术,它可以使用太阳能等低位热能作驱动力,用于海水、苦咸水的淡化处理,在淡化水制备方面具有极强的竞争力。文章介绍的空气隙膜蒸馏实验装置,采用太阳集热装置来加热进液,通过膜蒸馏获得纯净水。结合实验数据,文章给出了料液进口温度、流量、空气隙厚度等参数对于膜通量的影响和空气隙膜蒸馏系统热容腔内对流换热传热系数的经验公式。

太阳能中空纤维空气隙膜蒸馏海水淡化性能研究

设计了一种小型太阳能膜蒸馏海水淡化系统,采用自主设计的螺旋缠绕式中空纤维空气隙膜蒸馏组件(SW-AGMD-HF)作为核心的膜蒸馏(MD)单元.以TDS(总可溶固体物)为35 000mg/L的模拟海水为原水,考察冷热水流量、膜组件启动温度和天气对太阳能膜蒸馏系统产水的影响.结果表明,在太阳辐照量一定的条件下,产水量随进水流量的增大而减小,膜组件启动温度的高低则对产水量无显著影响,日照条件是产水量的最显著影响因素.以上实验条件对产水电导率均无显著影响.在夏季晴朗的天气下,太阳能集热器日平均集热效率约为30%;当集热面积为15m2,膜面积为1.56m2,冷热水流量为90L/h;膜组件启动温度为50℃时,最高日产水量为44.3L,产水电导率始终低于50μS/cm,SW-AGMD-HF装置的脱盐率为99.9%.太阳能膜蒸馏充分利用了太阳能作为能源,运行稳定,产水水质好,有望成为一种新型的海水及苦咸水淡化技术,为小型海岛和偏远地区提供可靠的饮用水.

新型中空纤维空气隙式膜蒸馏用于海水淡化

利用自制的添加隔热管状隔网并呈螺旋缠绕结构编排的中空纤维膜组件进行了空气隙式膜蒸馏(AGMD)海水淡化过程性能研究,实验以模拟标准海水(质量分数3.5%,总溶解性固体含量35000 mg·L-1)为热料液进水,考察了热料液进水温度、热料液流量、冷凝液进水温度和冷凝液流量对膜通量、造水比和热效率的影响。结果表明,随着热料液进水温度增加,膜通量、造水比和热效率均增加;冷凝液进水温度增加,膜通量下降而造水比和热效率增加;热料液流量增加,膜通量上升而造水比和热效率明显下降;冷凝液进水流量对膜蒸馏过程性能影响较小。实验过程中产水TDS始终保持在3.0 mg·L-1以下,相应的离子去除率高于99.99%,膜通量、造水比和热效率最高可分别达5.87 L·m-2·h-1、5.37和0.943。研究表明,引入清洁能源取代传统电加热驱动热源将进一步突出膜蒸馏技术的实际应用潜力。

太阳能光热-光电空气隙膜蒸馏系统实验研究

针对传统苦咸水淡化中的高能耗问题,设计太阳能光热-光电空气隙膜蒸馏耦合系统。实验研究系统运行稳定性,系统连续9、24 h运行工况下热电参数对膜通量的影响;系统获得温度和膜通量随太阳辐照度的变化,理论计算集热面积与膜面积最优匹配。研究表明：系统白天连续9 h运行最大膜通量为5.84 kg/（m2·h）,总产水量为1.80 kg,实际日产水量达43.47 kg/（m2·h）,单位产水热耗为495.3 kWh/m3;连续24 h运行最大膜通量13.07 kg/（m2·h）,总产水量为2.99 kg,实际日产水量为71.95 kg/（m2·d）,单位淡水热耗为1095.1 kWh/m^3;系统在2种工况下均稳定运行,因此,按照系统连续9 h的产水量,需5.67 m2的太阳集热器配备0.1248 m2的平板膜和实际产水7.42 L/d满足3口之家6 L的日常饮用水需求。

中空纤维空气隙式膜蒸馏海水淡化过程的性能模拟与优化

利用响应曲面法(RSM),以模拟标准海水(质量分数3.5%)为进水对中空纤维空气隙式膜蒸馏(AGMD-HF)海水淡化过程的影响因子和膜通量指标进行了模拟优化。通过面向中心复合设计法(CCD)实现了基于热料液进水温度、冷凝液进水温度和料液流量的实验优化设计,并建立了响应值与影响因子之间的二次多项式回归模型。方差分析(ANOVA)、RSM分析及实验响应值与预测值的对比验证了该模型对影响因子和膜通量模拟优化的可信度。进一步地,通过期望函数的引入确定了各影响因子最佳水平,并利用太阳能加热驱动过程实验进行验证。结果表明,ANOVA的决定系数R2达到0.986,p值则低于0.0001;实验膜通量与预测值平均误差仅为6.95%,产水电导率始终保持在10μS·cm-1以下,脱盐率稳定在99.99%以上;最佳影响因子水平分别为83.5℃、13.2℃和60.2L·h-1,在此条件下太阳能加热驱动过程膜通量达到6.47 L·m-2·h-1。该实验不仅为潜在可行的规模放大过程提供了可参照的操作参数,而且表明将太阳能引入AGMD-HF海水淡化过程具有很强的实际应用潜力。

新型板式空气隙膜蒸馏组件用于海水淡化

设计了1种基于流道式隔板的新型板式空气隙膜蒸馏组件,以质量分数3.5%的模拟海水为原料液,进行了海水淡化过程性能研究,主要考察了热料液进口温度、热料液流量等工艺参数和空气隙厚度、流道宽度、流道表面粗糙度等膜组件设计参数对膜组件性能的影响。结果表明,膜通量和热效率随着热料液温度的升高而增大;随着热料液流量的增加,膜通量增大,热效率减小;随着空气隙厚度和流道宽度的增加,膜通量减小,热效率增大;随着流道表面粗糙度的增加,膜通量增大,热效率基本不变。在空气隙厚度为1 mm,流道表面为锯齿状,流道宽度为24 mm,热料液进口温度为70℃时,膜通量和热效率最高分别达到13.0 kg/(m^2·h)和0.88,产水电导率始终低于12.0μS/cm,基于电导率的离子去除率高于99.99%。新型板式空气隙膜组件组装方便,结构紧凑,易于放大,有望发展成为一种有竞争力的新型海水及苦咸水淡化技术。

太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化技术研究进展

关注了一种以太阳能为驱动热源,基于空气隙膜蒸馏过程的新型海水淡化技术(SP-AGMD),介绍了该技术涉及的膜组件和太阳能集热装置的材质、形式、特点和研究概况,并对比分析了各种膜组件和太阳能集热装置的优势及存在的不足,对国内外的最新研究进展作了重点讨论。将太阳能引入膜蒸馏海水淡化过程大大降低了能耗,有效避免了二次污染而且最大程度节约了运行费用。认为该技术尚处于实验室研究和小型示范阶段,将膜组件与太阳能集热装置更加高效的耦合,进一步降低系统总能耗将是太阳能空气隙膜蒸馏领域的重要方向。

空气隙膜蒸馏系统膜面处流场特性研究

利用高频PIV系统独有的高频特性,对空气隙膜蒸馏系统膜面处瞬态流场和湍流场进行了研究.由瞬态流场得到膜面附近流场中心涡从开始产生到变大再到逐渐消失的变化规律,对不同入流速度下膜面附近流场的湍流强度进行对比,得到膜面附近的瞬态流场和湍流强度随入流速度的变化趋势,为进一步研究空气隙膜蒸馏系统奠定了一定的数据和理论基础.

空气隙膜蒸馏系统热容腔膜面处流场的数值模拟

空气隙式膜蒸馏旋转切向入流利用出水口流体的切向流动对膜面进行冲刷,且不同的结构参数δ、β可加大靠近膜面流体的湍流强度,从而降低靠近膜面的边界层厚度即降低靠近膜面的浓度极化和温度极化现象,进而增大膜通量.利用Fluent软件可以模拟靠近膜面流体的流场、温度场、压力场等流体的流动情况.通过对比几组结构中靠近膜面流场的情况,可以推断出不同的β,δ以改变靠近膜面的浓度极化和温差极化现象.从而得到热容腔的最优结构.

新型空气隙膜蒸馏组件用于海水淡化

设计了一种基于中空纤维膜的螺旋缠绕式空气隙膜蒸馏组件,以模拟海水为原料液,考察了热料液进口温度T3、料液流量F、缠绕角度、空气隙厚度、内芯长度对膜通量和造水比的影响。实验结果表明,膜通量和造水比均随着热料液进口温度的增加而明显增大;当料液流量增加时,膜通量增大,造水比呈相反趋势;随着空气隙厚度的增加,膜通量和造水比均逐渐减小;膜通量和造水比均随着缠绕角度的增加而减小;内芯长度增加使得造水比提高,而膜通量则降低。实验过程中膜通量和造水比的最高值分别达到6.1 kg/(m^2·h)和5.8,产水电导率始终保持在20.0μS/cm以下。

太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化的试验

基于自主设计的新型空气隙膜蒸馏组件,建立了一套具有内部热量回收的太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化系统,研究了料液流量、中空纤维缠绕角度、太阳辐照量以及天气对太阳能膜蒸馏系统产水性能的影响。结果表明:料液流量的增加在提高膜通量的同时,会牺牲一定的造水比;在一定范围内,中空纤维缠绕角度的减小有利于膜通量和造水比的提高;系统的日产水量随季节变化幅度较大,且晴天的日产水量明显高于阴天;日产水量和日造水比与太阳辐照量的变化趋势一致。当太阳能集热面积为2.38 m^2、膜面积为0.6 m^2、料液流量为50 L/h时,最大膜通量为5.1 kg/(m^2·h),最大日造水比为3.2,最大日产水量为21.7 L/d,产水电导率稳定在20.0μS/cm以下。太阳能膜蒸馏系统运行稳定,性能可靠,在电能和淡水资源短缺的偏远地区具有很好的应用价值。

太阳能膜蒸馏淡化水系统研究进展

在能源紧张和水资源匮乏的时代背景下,利用太阳能驱动膜蒸馏系统来淡化海水和苦咸水成为一项重要的水处理技术.为了提高膜蒸馏通量,使用了旋转切向入流的方式来强化传质过程,并对其作了深入的数值模拟和机理研究.在空气隙膜组件结构上做了进一步的改进,其通量与原有膜组件通量接近,但易于加工制作和可多种方式组合使用.为提高太阳能热水系统的性能,开展了集热器性能的实验研究,并应用FLUENT软件对全玻璃真空管集热系统进行三维数值模拟计算.太阳能膜蒸馏的实验表明在呼和浩特夏季,完全可以利用太阳能驱动膜蒸馏系统全天工作.

空气隙膜组件与半导体制冷的耦合设计与研究

以新型气隙式膜蒸馏冷腔为研究对象,拟寻求合适的制冷源来代替大型、高耗能的制冷机.对新型空气隙膜组件与半导体制冷片的匹配理论进行了研究,并且做了耦合设计.实验采用空气强制对流散冷和循环水浴散热的方式,测试分析在特定条件下半导体冷端温度的变化规律,探求适合于空气隙膜蒸馏冷腔的片数及运行工况.研究结果表明,半导体制冷片不但响应时间迅速,而且长时间运行稳定性好.散热循环水浴流量对半导体冷端的温度影响很大.在风机风量600m3/h,室温22℃,散热循环水浴流量700L/h,水温20℃的条件下,输入电流I=20A时,半导体冷端温度是8.86℃,制冷量是112.83 W,在膜面积为0.010 4m2时,可以达到膜蒸馏冷腔所需的温度条件.可以作为优化新型气隙式膜组件冷腔的首选方案.

高通量空气隙膜蒸馏系统的实验研究

该文提出一种高通量的新型膜组件，它采用热液旋转切向湍流入流以冲刷膜面，减小温度和浓度边界层，改善温度和浓度极化，提高传热传质效率，并采用小间隙及膜与冷壁部分接触以减小空气隙的传热传质阻力，从而显著提高蒸馏通量。实验结果表明：最佳切向入流角为30。，膜面接触率为75％～80％。采用这种膜组件的空气隙膜蒸馏系统，当用自来水作为热溶液、间隙为1mm、冷热水温差为65℃时，蒸馏通量可高达120kg·m^-2·h^-1，而传统的空气隙膜蒸馏系统（间隙为4mm以上）的最大蒸馏通量仅为28kg·m^-2·h^-1。热溶液为15％的浓盐水的蒸馏通量实验也得到类似结果。

高通量空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型

该文建立一个高通量的空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型,考虑了空气隙内蒸汽冷凝及膜面与冷壁部分接触对传热传质的影响。建模前先由实验确定系统膜面及冷壁上的对流换热系数、膜内质量传递修正系数和空气隙厚度修正系数,并表达为经验公式。用该模型对6个膜面与冷壁有不同间隙厚度和不同接触程度的膜组件系统预测得到的膜蒸馏通量与实验值误差一般小于10%;预测的空气隙内蒸汽冷凝程度也与实验观察相符。

空气隙膜蒸馏系统对流换热实验研究

空气隙膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,可用于海水、苦咸水的淡化处理,尤其是在超纯水制备方面具有极强的竞争力。文中的空气隙膜蒸馏实验装置采用旋转切向入流的方式来强化膜蒸馏的传热传质过程,针对这种新型的入流方式,结合实验数据,给出了料液进口温度对于膜通量的影响,给出了计算空气隙膜蒸馏系统中热容腔内对流换热传热系数的经验公式。

半导体制冷应用于新型膜组件冷腔的试验研究

以新型气隙式膜蒸馏冷腔为研究对象,拟寻求合适的制冷源来代替大型、高耗能的制冷机。实验采用大空间空气强制对流散冷和循环水浴散热的方式,测试分析在特定条件下半导体冷端温度的变化规律,探求适合于空气隙膜蒸馏冷腔的片数及运行工况。研究结果表明,散热循环水浴流量和温度对半导体冷端的温度影响很大,环境温度的变化对半导体冷端温度也有一定的影响。同时并且适合于长时间运行,制冷迅速,稳定性好。在风机风量每小时60立方米,室温24℃,散热循环水浴流量每小时700升,温度20℃的条件下,半导体冷端温度是9.7℃,可以达到膜蒸馏冷腔所需的温度条件。可以作为优化气新型隙式膜组件冷腔的首选方案。