聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能研究

采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜,以3.5%的NaCl水溶液为测试液,进行直接接触膜蒸馏(DCMD)脱盐过程研究。考察了盐水温度、流速、PVDF膜的壁厚、内径、组件长度及封装分率等因素对DCMD过程性能的影响。结果表明:盐水温度、流速提高都有利于提高DCMD过程的通量;随中空纤维膜壁厚增加,通量逐渐降低;内径从0.5mm增加到1.0mm,通量略有提高,且壁厚较薄的膜,内径变化对通量的影响较明显;膜组件长度、装填分率增加,产水通量降低但组件产水总量提高。截留率受操作条件、膜和组件结构的影响较小,基本保持在99.99%,产水电导率<4μS/cm。

亲/疏水Janus PVDF复合膜制备及其膜蒸馏性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏渗透通量,以PVDF为成膜聚合物,在亲水无纺布表面涂覆PVDF铸膜液,通过溶液相转化(NIPS)法制得亲/疏水Janus PVDF复合膜;考察PVDF铸膜液中添加剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)含量对复合膜结构与性能的影响;将所得亲/疏水复合膜用于直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程,分析复合膜中亲水层对DCMD过程的影响。结果表明:随着铸膜液中DOP含量的增加,促进了PVDF铸膜液的相分离过程,使得膜孔隙率和膜孔径尺寸逐渐增加,而膜的液体渗透压(LEP)和断裂强度逐渐降低;复合膜中的亲水层可有效促进DCMD过程中水蒸汽的传质和冷凝过程,进而提高膜蒸馏通量,Janus PVDF复合膜的通量相较于PVDF膜提高了28.39%,提高冷侧渗透液流速和降低渗透液温度均可有效提高DCMD的渗透通量,而保持脱盐率在99%以上。

直接接触式膜蒸馏不同操作温度下的能耗分析研究

膜蒸馏(MD)过程伴随相变,能量利用效率是决定其是否具有竞争力的重要因素。考察了直接接触式膜蒸馏(DCMD)法海水淡化过程中操作温度对跨膜通量和()效率的影响,计算和分析了不同操作温度下的系统()损失和()效率。结果表明,膜透过侧冷却至常温以下时,冷却部分的()损失较大,占总能耗的35%以上;料液侧温度在50℃以下时膜组件的()损失占总()损失的50%以上,升高至55℃以上时则加热部分()损失比例升高至50%以上。合适的膜蒸馏操作温度可提高系统的()效率,透过侧温度为环境温度(25℃)、膜两侧温差为33.5℃左右时,可获得相对较高的系统总()效率、膜组件()效率和膜通量,膜组件()效率可达50%以上,系统总()效率为0.5%以上。提高膜组件以外其它部分的()效率是提高系统总()效率的关键。

PVA-PAA/PTFE复合膜的制备及其在膜蒸馏中浓缩垃圾渗滤液的性能

膜蒸馏(MD)技术由于受浓差极化影响小,有望在浓盐水的深度浓缩中发挥作用,但在实际运行过程中会面临膜污染和润湿的问题.本研究采用旋涂法在商用疏水性聚四氟乙烯(PTFE)膜上涂覆一层亲水性皮层,制备了一种Janus复合膜.该皮层由聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)通过高温脱水缩合而成,在热水中性质稳定,具有较强的耐污染能力.Janus复合膜具有不对称的润湿性,PTFE膜表面呈疏水性,空气中水接触角为144.3°;涂层在空气中亲水,水接触角为59.1°,水下憎油.采用Janus复合膜,以含500 mg/L腐殖酸(HA)、14.7 mmol/L硫酸钙(CaSO_(4))以及各自添加氯化钠(NaCl)的溶液作为进料液,进行直接接触式膜蒸馏(DCMD)测试.浓缩不含NaCl的HA溶液以及含有NaCl的HA溶液时,两种膜的通量相差不多,复合膜通量分别为16.2 kg/(m^(2)·h)和15.5 kg/(m^(2)·h).浓缩1.9倍CaSO_4溶液时,PTFE膜的通量为14.9 kg/(m^(2)·h),复合膜通量为20.8 kg/(m^(2)·h),表现出一定的耐CaSO_(4)结垢性能.研究复合膜的有机污染和无机结垢过程.将Janus复合膜用于浓缩实际垃圾渗滤液3倍时,复合膜通量在17.6 kg/(m^(2)·h),较PTFE基膜更加稳定;冷凝液电导率低于3μS/cm,表明制得的Janus复合膜在处理垃圾渗滤液方面具有一定的应用潜力.

直接接触膜蒸馏过程的模拟和实验研究

建立了直接接触式膜蒸馏(DCMD)的传递模型,对膜蒸馏过程中膜通量和热效率等影响因素进行了详细研究.实验探索了膜蒸馏热侧进口温度、冷侧和热侧流量对过程的影响,为膜通量和热效率优化提供依据.结果表明,热侧进口温度升高、热侧和冷侧流量增加均有助于膜通量增加;热侧进口温度升高、热侧流量增加和冷侧流量减小均有利于提高热效率.膜通量取决于传质推动力,即蒸汽压差;热效率取决于平均膜面温度,凡是有利于膜面温度提高的操作条件都会增大热效率.