工业循环水膜蒸馏过程中的膜污染控制方法研究

针对膜蒸馏法工业循环水处理过程中的膜通量衰减及污染问题,将鼓气强化及废水的化学处理方法引入到膜蒸馏处理过程中,研究了2者对膜蒸馏过程性能及膜污染的影响。结果表明,利用减压膜蒸馏(VMD)过程直接处理该废水,初始通量为17.6 kg/(m2.h),浓缩至5倍时,通量衰减至8.5 kg/(m2.h);采用鼓气强化减压膜蒸馏(AVMD),初始通量为26.1 kg/(m2.h),浓缩至4.8倍时,通量仍保持在19.8 kg/(m2.h);原水经化学处理后,VMD过程初始通量为19.2 kg/(m2.h),浓缩至5倍时通量为17.7 kg/(m2.h)。膜蒸馏通量衰减及膜面扫描电镜照片均表明,化学处理及鼓气强化方法可有效缓解膜蒸馏过程的膜污染。

改性聚偏氟乙烯膜的生物相容性研究

目的通过测定改性聚偏氟乙烯(PVDF)的生物相容性,判断其应用于医用分离材料领域的可行性。方法分别用聚乙二醇(PEG)和聚吡咯烷酮(PVP)对PVDF共混改性,将PEG改性的PVDF称为PVDF1,将PVP改性的PVDF称为PVDF2。测定其亲水性、蛋白吸附性、细胞毒性、溶血率和动态凝血性,并与临床常用分离膜材料聚醚砜(PES)相比较。结果 PVDF材料的蛋白吸附性能优于PES;改性后的PVDF膜(PVDF1和PVDF2)的亲水性提高,接触角从86.5°下降为63.8°、65.7°左右。同时PVDF1、PVDF2对牛血清白蛋白的吸附也从58.6mg/m2下降为25.7mg/m2、38.5mg/m2;细胞毒性为一级,细胞增殖率>80%;溶血率为分别为2.9%、2.4%,均小于5.0%,符合国标GB/T16886对材料溶血性的要求;改性PVDF的动态抗凝血性和体外细胞毒性比PES材料略好。结论改性PVDF具有良好的生物相容性,可以作为医用材料进一步研究。

应用于MBfR技术的DOPA/DETA共沉积表面改性复合膜性能研究

由于疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜应用于膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor,MBfR)存在泡点压力低、氧传质性能差、耐污染性差等问题以及单独多巴胺(DOPA)对膜表面改性存在反应时间长、稳定性差等问题,本研究采用多巴胺/二乙烯三胺(DOPA/DETA)共沉积体系对本实验室自制的疏水性PVDF中空纤维膜进行表面改性,获得PDA/DETA-coated PVDF复合膜。研究表明,PDA/DETA-coated PVDF复合膜水接触角由原膜的86.1°降至45.9°,复合膜表面亲水性大幅提升;泡点压力由8 kPa提升至70 kPa,传质推动力大幅提升;氧传质性能为原膜的1.61倍(KLa由0.89×10^(-2)min^(-1)提升至1.43×10^(-2)min^(-1))。通过FTIR,XPS,FESEM与AFM分析,表明PDA/DETA成功沉积到膜表面,改性层较为致密均匀。之后对复合膜物理/化学稳定性进行测试,复合膜具有良好的物理/化学稳定性。

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验。研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化。结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定。在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2.h)降低至11.8L/(m2.h),产水电导低于4μS/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L。经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定。

减压膜蒸馏法浓缩反渗透浓水试验研究

利用新型聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,采用减压膜蒸馏(VMD)法对石化企业废水的反渗透(RO)浓水进行脱盐、浓缩处理。研究了对浓水及预处理除硬后浓水的VMD浓缩过程中膜的通量、产水和浓缩液水质的变化规律;采用扫描电镜(SEM)及能谱议(EDS)分析了膜表面形貌及元素组成,研究了VMD过程通量下降的原因。结果表明,微溶无机盐的沉积是造成VMD过程通量降低的主要原因。RO浓水经过预处理后,在真空度0.095MPa,原水温度70℃,流速0.66m·s-1的条件下,VMD过程通量达25.83kg·m-·2h-1,将其浓缩至20倍时通量仍保持在11.7kg·m-·2h-1,产水电导保持在4μS·cm-1以下。

PVDF中空纤维疏水膜的鼓气吸收法海水提溴性能研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行鼓气膜吸收(ABMA)海水提溴实验。考察了吸收液浓度、温度和鼓气强度等操作条件对PVDF膜的提溴性能的影响;研究了中空纤维膜壁厚,组件形式、长度、装填密度等对ABMA提溴性能的影响。结果表明:PVDF疏水膜的壁厚增加,ABMA过程的脱溴率、溴吸收率和膜的有效溴通量明显降低;直型组件更适合ABMA提溴过程,且组件长度、装填密度增加,膜的有效溴通量降低而溴的吸收量明显提高。用内径0.80mm,壁厚0.15mm的PVDF膜,制成长90mm、装填密度14.4%的直型膜吸收组件,在鼓气强度500mol/(m2.h),吸收液浓度10mmol/L,22℃下,ABMA过程的脱溴率约89.5%,溴吸收率约68.6%,膜的有效溴通量约0.41kg/(m2.h)。

鼓气减压膜蒸馏过程研究

设计了新型鼓气减压膜蒸馏(AVMD)过程,在原水进入疏水膜组件前鼓入低压压缩空气,形成气液混合流进入疏水膜组件,在疏水膜组件的产汽出口外接负压系统,构成AVMD系统。采用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,以自来水为测试液,研究了鼓气强度、进料温度、流速、冷侧真空度对AVMD过程性能的影响,考察了AVMD对不同NaCl含量溶液的分离性能。结果表明,随着鼓气量、进料液温度、流速、真空度的提高,AVMD过程通量有明显的增加,而产水电导率始终低于0.3mS.m-1。当进料液温度70℃,冷侧真空度85kPa,进料流速1.33m.s-1时,AVMD过程膜通量可高达45kg.m-.2h-1,而相同实验条件下减压膜蒸馏(VMD)过程的通量约为30kg.m-.2h-1。

膜法提溴过程的研究与对比

利用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜及组件,对膜吸收法浓海水提溴过程进行了研究。首先考察了膜丝寿命,结果表明,浓海水浸泡123天后,膜的孔径和强度未变,透水压力未降低。将该膜应用于浓海水提溴过程,并比较了直接接触式膜吸收法(DCMA)、减压膜吸收法(VMA)和鼓气膜吸收法(ABMA)的提溴效果。实验结果表明,ABMA中溴脱出速率最快,且设备简单;DCMA操作方便,易于控制;VMA中溴的脱出最慢。因此,探讨了ABMA浓海水提溴系统中鼓气强度、吸收液浓度、吸收液温度、吸收液高度和吸收液附加鼓气等因素对工艺的影响。

天津市杨柳青水厂超滤膜法饮用水处理技术示范工程

天津市杨柳青水厂新建规模为5000m3/d,工程采用超滤膜法处理技术,详细介绍了该示范工程的工艺设计特点,并对工程的运行效果和运行成本进行了阐述。工程实践表明出水浊度<0.1NTU,COD<3mg/L,达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。

改善污泥性质控制MBR膜污染的研究进展

膜生物反应器(MBR)具有高效、出水水质好的特点,在生活污水和工业废水处理中得到了应用,但膜污染是MBR广泛应用的主要障碍。介绍了污泥混合液中胞外聚合物(EPS)对膜污染的影响,详细总结了改善活性污泥混合液性质的途径,包括投加添加剂、优化运行参数和培养好氧颗粒污泥。提出了投加天然高分子混凝剂改善污泥性质的方法。

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDF和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.

微絮凝-超滤工艺处理黄河水的试验研究

采用微絮凝—超滤工艺处理黄河水,考察了其对污染物的去除效果。结果表明:微絮凝—超滤工艺对浊度和病原微生物有较好的去除效果,出水浊度<0.1NTU的保证率可达到95.26%,对总大肠菌群和细菌总数的去除率分别达到了100%和99.7%以上;对UV254的去除效果一般,平均去除率为14.9%。微絮凝—超滤工艺对CODMn的去除效果受进水CODMn的影响较大,当进水CODMn为3.6～4.5mg/L时,出水CODMn<3.0mg/L;但当进水CODMn为4.6～5.9mg/L时,出水CODMn>3.0mg/L,不能满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的要求。

减压多效膜蒸馏过程试验研究

针对膜蒸馏(MD)过程能耗高、蒸汽冷凝耗水量大的问题,首次设计了减压多效膜蒸馏过程(MEMD)。其特征是在减压膜蒸馏(VMD)过程中设立特殊的多效蒸发区。其中的膜组件同时具有蒸汽的换热降温与原料液的升温蒸发双重作用,从而实现VMD过程蒸发潜热的高效回收利用。试验研究了主蒸发区膜组件面积、多效蒸发区组件管程的进液流量、多效蒸发区组件长度等参数对MEMD过程性能的影响。当主蒸发区膜组件面积为0.10 m2、多效蒸发区组件长度为868 mm、管程进液体积流量为4.0 L/h时,系统的当量膜通量最大(34.8 kg/(m2.h)),额外冷却水用量仅为传统VMD过程的30.8%(每L产水消耗17.2 L冷却水);增加多效蒸发区的组件长度,能显著提高蒸汽相变热回收率,但不能提高系统的当量膜通量。

新型膜吸收海水提溴过程研究

利用新型疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜及组件,开展膜吸收浓海水提溴过程研究。首先通过对膜丝寿命的考察发现,浓海水浸泡28d后,膜的孔径和强度不会改变,透水压力不会降低。运用该膜系统研究了浓海水及吸收液的浓度、流速及温度等因素对过程传质系数、脱溴率的影响。结果表明:脱溴率η和传质系数k随吸收液浓度增加而增大;在低浓度吸收液时,η和k随流速增加而增加,在浓度达到0.01mol/L时,流速增加,η和k的变化不再明显;原料液浓度对η和k影响可以忽略。原料液的流速增加,η和k显著增大,但温度升高使η和k略有下降。

鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程研究

在传统气扫式膜蒸馏的基础上,设计了鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程。在循环流动的原液中鼓入低压压缩空气,在膜内腔形成气液两相流,以强化膜蒸馏传质换热;在冷侧将吹扫气循环利用。研究了原液流速以及温度、浓度、气液体积比,冷侧吹扫气流速等因素对过程性能的影响规律。结果表明,过程通量随原液温度、流速及冷侧吹扫气流速的提高而增加;原液浓度较高时,鼓气强化对膜蒸馏过程通量的促进作用明显,3.5%的NaCl溶液浓缩2.5倍以后,鼓气强化气扫式膜蒸馏过程通量比未施加鼓气强化的通量提高约20%。

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。

PVDF中空纤维超滤膜的耐化学性能研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,进行了耐化学性能研究,初步制定了耐酸性、耐碱性、耐氧化性检测方法。确定耐酸性、耐碱性、耐氧化性用4个指标来衡量:外观变化,断裂强度变化率、纯水通量变化率、截留率变化率。结果表明,PVDF膜的耐酸性最好,其次是耐氧化性,耐碱性最差。250 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径几乎不变化,纯水通量增加了20%,截留率也几乎不变化;而500、1 000 mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡后,PVDF膜的最大孔径均有所增大,纯水通量均减少了50%以上,而截留率均变化不大。PVDF膜分别经相同质量浓度的Na Cl O溶液和H2O2溶液浸泡处理后,断裂强度变化率、纯水通量变化率和截留率变化率均相当接近,只有最大孔径变化率有所差别。

鼓气膜吸收法海水提溴研究

以开发高效节能的提溴工艺为目的,设计了鼓气膜吸收法海水提溴过程,压缩空气透过第1级聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜,鼓泡进入含溴水溶液,将溴吹脱出来,含溴气体透过第2级膜进入吸收液被吸收;试验考察了各因素对膜吸收提溴性能和传质系数的影响。结果表明,传质系数随吸收液体积、装填密度和鼓气强度的增加而增大,但随温度变化不明显;装填密度15.71%、吸收剂碳酸钠与尿素的量比为3:1时提溴效果最好。鼓气膜吸收法对浓海水提溴有90%以上的脱除率,操作参数优化后,溴的吸收率可达99.6%,回收率可达89%。

中空纤维支撑液膜萃取法提铟工艺比较研究

采用中空纤维支撑液膜(SLM)技术,模拟酸性铟渣浸出液,以磷酸二异辛酯(P204)、磺化煤油体积比3:7为液膜萃取相,盐酸溶液为反萃相,研究了单组件膜萃取系统、双膜组件萃取-反萃系统、双膜组件萃取-超滤系统对酸性浸出液中In的提取与分离效率。结果表明,双膜组件萃取-超滤技术可同时实现浸出液中In的提取与反萃液中In的高纯度富集,浸出液中In的提取率可达90%以上,反萃液中In含量可达浸出液中In含量的70%,In的质量分数高于90%。

浸入式超滤膜工艺稳定运行影响因素研究

以确定浸入式超滤膜工艺稳定运行工况为目标,进行了混凝-浸入式超滤膜工艺处理滦河原水的中试研究.采用横跨膜压差(TMP)做为表征膜稳定运行的工艺参数,考察了膜通量、制水周期、原水水质条件的改变对膜工艺的影响.结果表明,采用浸入式膜处理滦河水时,膜通量为53.3L/(m2·h)且制水周期为30min时膜工艺运行稳定,能较好控制膜污染;水温变化对膜工艺运行影响较大,低温期单个过滤周期TMP比高藻期增加了76%;EFM和化学清洗结合是一种有效地控制膜污染、强化稳定运行的措施.