中空纤维膜蒸馏高浓度盐水过程强化及在海水淡化中的应用.pdf

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4、forseawaterdesalinationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiongYuqinSupervisor：ShiZaifengHainanNormalUniversityHaikou,China摘要针对当前膜蒸馏(MD)技术中存在的膜通量低、膜污染、难以长期稳定运行等限制性问题，本文采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜，通过脉冲流、气液两相流、以及二者联合的方式强化气扫式膜蒸馏(SGMD)工艺过程，提高传质与抗污性能，有效地延长膜寿命，主要研究成果如下：(1)在脉冲

5、法强化SGMD工艺中，探究了脉冲参数对膜性能的影响，并设计L16(45)正交部分析因实验(OFF)找出影响渗透性能的主次因素，对比探究脉冲流与稳定流对渗透通量与膜污染的影响。相对于稳定流而言，在较短脉冲时长(0.5s)和较小脉冲频率(1min-1)条件下，脉冲进料能有效地提高渗透通量，为16.08%。L16(45)OFF试验结果显示T-1f-in为影响渗透通量的主导因素，且最优的参数值组合分别为Qf为50L·h；Tf-in为333K；Tc为283K；Qa为0.84m3·h-1；FF为12.8%。相对于稳定流，脉冲进料能有效延迟饱和NaCl溶液(333

6、K)由于晶体沉积堵塞膜孔而导致通量急剧下降的发生，且热效率增加高达56.7%。膜表面污染物的观测结果与实验结果相符。(2)在气液两相流强化SGMD工艺中，考察了气泡参数对膜性能的影响。结果显示当鼓气间歇时长为30s时，在较长的鼓气间歇时长(3min)条件下通量强化比能最有效地提高，为1.52。此外，当气泡流速处于较低水平时，渗透通量随气泡流速增加而增加，但最终达到一个阈值。当气泡具有较高的相对湿度(80%)时，渗透通量是未鼓气组的1.62倍。在间歇鼓气系统中，当气泡较小(2.2mm)时，可获得较高的通量强化效果，同时能明显地抑制通量的急剧下降。此结果

7、与膜表面的污染沉积物的SEM图相符。(3)在脉冲流耦合气液两相流强化SGMD(P&GSGMD)工艺中，以高浓度盐水(333K饱和NaCl溶液)为进料液，考察了重复性P&GSGMD实验对MD工艺渗透、疏水性能的影响，并对比研究了不同强化方法对渗透通量、膜污染、热效率的影响。重复性试验发现渗透通量的再现性较好，膜的疏水性能也较优，截留率均高达99.7%以上。强化对比实验在强化渗透通量方面，GSGMD>PSGMD>P&GSGMD。热效率分别是29.40%、30.74%、33.05%，相对稳定流SGMD工艺，热效率分别强化了6.14%、10.99%、19.3

8、1%。膜表面沉积层的SEM图证实了渗透通量结果。(4)采用SGMD工艺进行海水淡化，探究操作参数对膜渗透性能