垃圾渗滤液膜滤浓缩液的减量技术研究

垃圾渗滤液膜滤浓缩液的高效处理已成为市政与环境污染治理领域的迫切需求.本研究以北京市某垃圾填埋场的渗滤液膜滤浓缩液为研究对象,采用“预处理-气隙膜蒸馏”组合工艺对其进行减量化处理.我们研究了不同组合工艺对浓缩液处理效果的影响,发现从实用性角度考虑,混凝沉淀预处理对于浓缩液的减量化过程具有最佳的运维保障效果,可将膜滤浓缩液的体积减少80%以上.合适的预处理可以显著降低膜污染的程度,提高膜蒸馏膜通量的稳定性和浓缩倍数.

气隙式膜蒸馏技术研究现状和应用

在低碳经济的发展背景下,膜蒸馏技术作为一种兼具优异分离性能和节能潜力的新型分离技术而备受重视。气隙式膜蒸馏作为一种高热效率的膜蒸馏形式,其节能优势更为显著。本文总结了国内外与气隙式膜蒸馏技术相关的研究进展,从传质传热模型、数值模拟和膜组件结构几个方面指出了膜蒸馏技术的主要研究方向。重点介绍了膜蒸馏过程优化的研究和技术应用现状。膜蒸馏过程优化包括通过膜组件结构设计优化、使用改性膜、外加物理场等方式以提高膜通量或减小膜污染。在应用方面,气隙式膜蒸馏技术主要应用于海水淡化、高浓度工业废水处理和浓缩加工等领域。

气隙膜蒸馏回收绿色氨水性能研究

回收沼液中的氨氮可实现低成本和低碳足迹的氮肥生产.理论上气隙膜蒸馏能以绿色氨水形式将沼液中氨氮加以回收,然而该方面的研究还较少.本文对气隙膜蒸馏以氨水形式回收沼液中氨氮的具体性能进行了研究.采用单因素实验分别研究了气隙厚度、进料温度、初始氨氮浓度和进料流速等因素对模拟沼液中氨氮回收效率的影响.结果表明氨通量和水通量均随着进料温度的增加而增加,随着气隙厚度的增加而降低.进料流速为90 mL/min时,氨氮分离因子和氨氮脱除率均为最高值.基于单因素实验结果,采用正交实验探究气隙膜蒸馏回收氨氮的最佳实验变量组合.结果表明,气隙厚度3 mm、进料温度54℃、初始氨氮浓度800 mg/L和进料流速90 mL/min是以氨氮分离因子为评价参数时的最佳实验变量组合.

超疏水金属基膜的制备及其在气隙式膜蒸馏中的应用

通过铜电沉积+原位氧化+化学修饰的方法在2 000目不锈钢网基体上制备了超疏水不锈钢基膜(SH-SSM),并应用于气隙式膜蒸馏(AGMD)。采用扫描电镜、接触角测量仪、X射线衍射仪和X射线能谱仪对所制备的疏水表面进行表征。探究了最佳的化学修饰条件及所制备的SH-SSM在气隙式膜蒸馏中的运行情况。结果表明,当正十二硫醇用量为2μL/cm~2时能够制备出水接触角为164°、滚动角为1.7°的超疏水表面。SH-SSM在气隙式膜蒸馏组件处理30 g/L NaCl溶液的过程中显示出良好的稳定性和耐用性,运行10 h内的膜通量维持在4.5 kg/(m~2·h)左右,盐的截留率大于98.5%。

气隙式膜蒸馏处理模拟放射性废水

对采用自制气隙式膜蒸馏装置净化处理质量浓度为1g/L Sr2+和离子质量浓度均为10g/L的Co2+、Sr2+、Na+、Ca2+四种离子混合模拟放射性废水进行了研究。结果表明:膜蒸馏技术对1g/L Sr2+料液中Sr2+截留率可以达到99.999%以上,去污系数(DF)在105以上;处理离子质量浓度均为10g/L的Co2+、Sr2+、Na+、Ca2+四种离子混合料液时,膜蒸馏对Sr2+、Co2+截留率均接近100%,DF(Sr2+)达1×106,DF(Co2+)达1×107;料液温度和料液流速对膜通量有一定影响,无论是提高料液温度,还是增加料液流速,均可以有效提高膜通量。在保证净化效果的情况下,在料液温度75℃,料液流速7L/min时,处理1g/L Sr2+膜通量可以达到4.15kg/(m2·h)。对离子质量浓度均为10g/L的Co2+、Sr2+、Na+、Ca2+四种离子混合料液进行处理时,膜通量也达到3.88kg/(m2·h)。

直接接触式与气隙式膜蒸馏的比较研究

采用模拟计算和实验的方法对直接接触式膜蒸馏 (DCMD)和气隙式膜蒸馏 (AGMD)过程进行了比较研究。模拟计算及实验结果表明 ,AGMD中的气隙构成了过程的主要阻力 ,使得跨膜温差远小于膜两侧流体主体温差 ,这是两种膜蒸馏方式行为差别的主要原因所在。与AGMD相比 ,DCMD不仅膜通量水平高 ,而且膜通量对操作条件反应灵敏 ,易于实施过程的强化。而DCMD的热效率与AGMD相比差距并不太大。

膜蒸馏法浓缩乙二醛水溶液

对膜蒸馏法浓缩乙二醛水溶液的可行性及工艺过程特性进行了研究.根据传热传质机理对实验结果进行了分析和讨论.乙二醛水溶液对聚四氟乙烯膜的疏水性没有影响;质量分数40%的乙二醛水溶液膜通量为同实验条件下纯水料液膜通量的64%.导致乙二醛水溶液膜通量下降的主要原因是料液黏度增大和蒸汽压下降.

新型气隙式膜蒸馏组件脱盐过程

利用基于聚丙烯中空纤维膜和聚丙烯中空纤维换热管的新型能量回收式膜组件(AGMD-HF),以70 g·L-1的氯化钠溶液为研究对象,考察了膜组件长度和膜孔径大小对膜组件脱盐性能的影响。为直接衡量操作条件、组件参数以及温差、浓差极化现象对传质系数的影响,引入总传质系数,并研究进料温度和膜孔径对总传质系数的影响。实验结果表明,总传质系数随着温度的升高、膜孔径的增大而增大,提高膜孔径可有效提高总传质系数,同时可有效提高通量和造水比。通量随组件长度的增大而减小,而造水比增大,因此在应用过程中可综合考虑通量和造水比以便选择合适的组件长度。

气隙式膜蒸馏技术研究进展

介绍了当前气隙式膜蒸馏技术的最新研究进展,着重对气隙式膜蒸馏使用的膜材料和膜组件、太阳能气隙式膜蒸馏系统以及计算机模拟技术辅助气隙式膜蒸馏过程进行了介绍。列举了气隙式膜蒸馏在不同领域的应用现状。认为气隙式膜蒸馏具有热效率高和技术适应性较强等优势,但同时存在膜通量较低的问题。可以从设计新型膜组件、回收产水中的潜热、提升热效率、结合太阳能集热器及太阳能光伏发电模块等方面进行改进,有望在不久的将来使气隙式膜蒸馏过程成功放大并实现其工业化应用。

气隙式膜蒸馏中空气隙内流动与换热研究

本文针对膜蒸馏实验中开放式的窄空气隙,研究其内流动与换热机理。研究发现,对于开放式的大宽隙比(120:1)空气隙,即使其厚度仅为1 mm,也会形成向上流动的流场,其流动状态为层流,温度分布为直线分布。空气隙内按实验结果求得的热流密度大于按导热公式计算的结果。本文给出的数值模拟结果与实验结果吻合较好。

新型气隙式膜蒸馏组件盐水浓缩的试验研究

利用新型气隙式膜蒸馏组件对氯化钠溶液进行膜蒸馏试验研究。考察了进料温度、流速、浓度对膜通量、造水比和截留率的影响。结果表明,膜通量和造水比随着进料温度T3升高而增大,随着进料浓度的增加而减小;料液流量增加时膜通量增大,造水比降低;试验过程中截留率基本保持不变,稳定在99.8%以上。当料液浓度为3.0%,进料温度T1为30.0℃,T3为95.0℃、流量为7.0 L/h时,膜通量为4.1 L/(m2·h),造水比为7.0,截留率可达99.8%,经过60 d浓缩试验后,膜通量、造水比和截留率均保持稳定。

膜蒸馏过程传递机理研究进展(Ⅱ)气隙式膜蒸馏

在国内外近十多年研究成果的基础上,综述气隙式膜蒸馏在传递方面的研究进展.主要阐述气隙式膜蒸馏过程的传热、传质机理,分析了温度、流速、气隙宽度、膜结构参数等因素对传质、传热过程的影响,对未来的研究提出了一些建议.

套管型气隙式膜蒸馏组件性能模拟及优化

提出了一种结构简单、制作方便的套管型气隙式膜蒸馏组件,给出了膜组件的特性方程组,编制了膜组件性能模拟软件,对套管内直径、中空纤维疏水膜内直径、膜孔直径、膜孔隙率、料液流量、料液进膜组件温度6个关键参数对膜组件性能的影响进行了分析.以某热敏料液浓缩为背景,给出了膜组件的优化设计参数:中空纤维疏水膜内直径为0.700 mm,外直径为1.00 mm,套管内直径为5.00 mm,外直径为6.00 mm,长度为500 mm,膜孔直径为0.300μm,膜孔隙率为0.800,膜组件壳体内直径为50.0 mm.在此设计参数下,当膜组件料液流量为70.0 g/s、被预热液流量为70.0 g/s、料液进膜组件温度为80.0℃、被预热液进膜组件温度为50.0℃时,膜组件膜通量为11.2 kg/(m^2·h),产水速率为3.56 kg/h,热负荷为2.39 kW,热效率为0.955,非挥发性组分截留率可达99.9%.

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。

新型卷式气隙式膜蒸馏组件制备及脱盐过程

气隙式膜蒸馏具有热效率高和技术适应性强等优势,但其特有的气隙层也会使得传质阻力增加,导致过程膜通量较低.真空膜蒸馏则由于渗透侧为负压环境而具有较大的膜通量.结合聚四氟乙烯(PTFE)平板膜和改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维换热管的性能特点设计出一种新型卷式气隙式膜蒸馏(SW-AGMD)组件,并在料液的渗透侧引入负压环境,以质量分数3.5%,的氯化钠溶液为研究对象,系统考察了膜组件参数和实验操作条件对膜组件脱盐产水性能的影响.实验结果表明:提高膜孔径可有效提高膜通量和造水比;组件有效长度增加,膜通量减小而造水比增加;进料流量、热料液和冷料液进料温度的改变对组件膜通量和造水比的影响显著;渗透侧真空度在一定范围(0~0.04,MPa)内升高,膜通量和造水比均随之增大,超过这一范围后,继续增大真空度,膜通量仍增大,造水比则出现下降趋势.实验过程中产水电导率始终保持在30,μs/cm以下,得到的最大膜通量和造水比分别为16.38,kg/(m^2·h)和3.22,远高于同类型的其他气隙式膜组件.

膜材料影响并接式膜组件渗透性能试验研究

用多层并接式膜组件来进行空气隙膜蒸馏试验,验证4种国产聚四氟乙烯膜在该组件上的应用可行性,考察了不同热工质、同工质不同浓度条件下流量、温差的变化对膜通量的影响,通过比较,在试验所用4种膜中4#膜(PP长丝)是比较适合该组件的聚四氟乙烯膜。在不同浓度条件下考察了4#膜的膜污染情况,盐水浓度越大,膜通量下降越快,膜污染越严重。增加膜组件的并联层数,用4#膜试验,可使该组件的产水量达到140 kg.d-1以上。

高盐分低放射性废水膜蒸馏处理技术研究

采用管式膜蒸馏组件以气隙式方式处理模拟高盐分低水平放射性废水,研究温度、流量和盐(Ca(NO3)2+Al(NO3)3)含量对膜蒸馏通量与截留率的影响,验证该组件对高盐分低放废水的净化效果。结果表明,热侧温度、流量的增大均会显著提高膜通量,盐含量升高时膜通量呈下降趋势,当盐质量浓度达320 g/L时,通量约降为初始的2/3,总截留率大于99.8%;当冷侧、热侧温度分别控制在20、65℃,冷侧、热侧体积流量均控制在2 m3/h时,膜蒸馏运行效果为佳。废水净化系数大于103,控制指标远低于GB 8978-1996排放标准。

气隙式膜蒸馏过程的实验研究

通过在超声激励气隙式膜蒸馏系统上进行实验,研究了膜蒸馏通量的影响因素,结果表明:超声激励会使膜通量显著增大,最大膜通量达到110kg/(m2·h);提高料液流量可增大膜通量;减小间隙、增大温差,膜通量增加;随着盐溶液浓度增大,膜通量减小.

蒙特卡洛法在求解空气隙膜蒸馏数学模型中的应用

对空气隙膜蒸馏建立数学计算模型,并首次采用蒙特卡洛法对膜蒸馏数学模型求解.理论计算蒸馏通量与实验结果吻合较好,表明采用的数学模拟及计算方法是可行的,对预测空气隙膜蒸馏通量进行有价值的探讨.