陶瓷膜浓缩装置性能试验研究.pdf

《陶瓷膜浓缩装置性能试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第40卷第6期化工机械725陶瓷膜浓缩装置性能试验研究4江文料宋继田刘建波许晓飞王慎钰(天津科技大学)摘要利用陶瓷膜浓缩装置进行了高浓盐水浓缩试验，研究了设备的操作压力、操作温度、物料进料方式和物料浓度对陶瓷膜浓缩设备膜通量的影响，得出了陶瓷膜浓缩设备的工作性能曲线。结果表明，操作压力和操作温度对于提高陶瓷膜设备的工作效率具有十分重要的作用。关键词浓缩装置陶瓷膜卤水浓缩膜通量中图分类号TQ051．6文献标识码A文章编号0254-6094(2013)06-0725-03高含盐废水主要包括高盐工业废水和高盐生活废水，

2、指的是总溶解固体TDS(TotalDissolvedSolid)的质量分数大于等于3．5％的废水，其中含有大量的无机盐，如Cl一，SO。2‘，Na+及ca“等离子⋯。主要来源于直接利用海水的工业生产及生活污水等。这些高含盐废水若未经处理直接排放，势必会对生活饮用水、工农业生产用水和水体生物产生极大危害旧j。关于含盐废水的处理技术，国内外已研究了几十年，以前通常采用的方法主要包括生物法和蒸发脱盐法等旧1。随着新技术的不断出现，各种膜浓缩新方法不断涌现。近十几年来，液体分离领域中膜分离技术已经被认为是高性能且环保型的

3、单元操作H’5J。其中陶瓷膜浓缩技术以耐高温、耐溶剂、耐酸碱性能、机械强度高以及易再生等优点越来越受到重视MJ，笔者以陶瓷膜浓缩装置为主要设备，以高浓盐水为物料，着重研究操作压力、操作温度、进料方式和物料浓度对陶瓷膜浓缩性能的影响。1试验材料和设备试验材料有高浓盐水(不低于20％的海水)、NaOH溶液(50％)以及硝酸溶液(60％)等。试验设备有密度仪、电子天平、量筒(1mL与500mL)、秒表、折光仪、pH试纸、管式陶瓷膜(法国TAMI公司多孔陶瓷)和23／39通道多孔陶瓷芯，陶瓷膜孔径(按标准切割分子量划分)

4、有15kD、150kD、300kD3种，其性能指标为：膜材料氧化锆、三氧化二铝、二氧化钛支撑体结构23／39通道多孔陶瓷芯抗氧化剂性能优抗溶剂性能优外形尺寸qb25mmx击3．5ram×1178ram膜孔径0．141-Lm／3kD单只膜面积0．35m2／0．5m2pH值适用范围0一14工作温度不高于3500C灭菌温度121℃爆破压力不小于9．OMPa最大工作压力不高于I．OMPa2试验流程试验装置流程如图1所示，主要由物料系统(原料罐、进料泵和调节阀)、膜处理系统、动力系统、测量系统和换热系统组成。高浓盐水由原料

5、罐经过进料泵吸入后进入循环系统，其中球阀控制流量，在该试验中无须特定流量，把阀门完全打开即可。在膜清洗过程中，应注意清洗的顺序及时长。为避免无机陶瓷膜损坏，应保证酸碱比例适中且清洗时间足够长，否则清洗不干净易造成无机膜损毁。但是值得注意的是，有一些阴离子和非离子表面活性剂能对膜产生新的污染，在选择时要·天津市海洋资源与化学重点试验室(天津科技大学)开放基金资助项目(201104)。·}江文，女，1986年6月生，硕士研究生。天津市，300222。726化工机械2013焦特别注意。图l试验装置流程简图3试验结果与讨

6、论3．1陶瓷膜通量随操作压力变化情况分析不同温度下15kD陶瓷膜通量随操作压力变化情况如图2昕示操作压力，^图2不同温度下15kD陶瓷膜通量随操作压力变化情况从图2可以得出，较高的温度可以获得较好的膜通量，这是因为温度的升高使料液的粘度降低，布朗运动更为激烈。系统中的温控装置在进料初期为膜过滤系统提供热源，随着料液循环泵的运转，其产生的热量会使料液的温度有所升高，通过温控系统的关停、启闭实现对系统料液温度的控制，使系统与外界环境的热交换达到一个相对稳定平衡的状态。还有一个影响因素就是操作压力，操作压力即跨膜压力，

7、是料液通过膜完成过滤过程的动力源。如图2所示，在一定压力范围内，操作压差与膜通量呈正比关系，随着过滤压差的增大膜稳定通量随之增大；再增加压差，膜稳定通量的变化趋于平缓，此过程在较低压差下完成，这个过程属于压力控制；随着过滤压差的增大，过滤推动力的增加将导致膜面浓差极化现象严重，滤饼增厚并压实，从而使过滤阻力增大，抵消了压差的作用，膜通量受压差的影响不再显著，这个过程属于传质控制。操作压力的大小直接影响着膜的过滤速度，所以选择适宜的操作压力是非常重要的。45℃时3种陶瓷膜通量随操作压力的变化情况如图3所示。?E一●

8、工●≤鲤冒聱O．030．05O．070．090．140．190．24O．29操作雁力／MPa图345℃时3种陶瓷膜通量随操作压力的变化情况由图3可得，3种型号陶瓷膜在操作压力为0．14MPa时，随着跨膜压差的增大膜通量基本呈线性增大趋势，而在大于0．15MPa时，300kD陶瓷膜膜通量变化很明显，随着跨膜压差的增大，膜通量逐渐趋于平衡后下降。因为随着跨膜压差的增大，沉积物