正渗透膜技术处理高浓盐水实验特性研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100148硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：环境科学与工程论文题目：正渗透膜技术处理高浓盐水实验特性研究英文题目：Studyonexperimentalcharacteristicsofhighconcentrationbrinetreatedwithforwardosmosistechnology学生姓名：刘皓导师姓名：邢世禄二〇一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要高浓盐水零排放是我国环境可持续发展的必然要求，如何解决高浓盐水的零排放问题已

2、经严重制约了我国部分企业的生存和发展，是如今国内外关注度极高且迫切解决的问题之一。正渗透膜技术作为膜处理中的新型绿色技术，以膜两侧的渗透压差作为驱动力，具有低能耗、抗冲击负荷、操作维护简单等特点，可望应用于高浓盐水浓缩阶段，满足煤化工、石油等领域废水减量化、资源化和零排放的要求。本课题采用课题组自制浸没式正渗透膜组件处理高浓盐水，通过改变汲取液侧的温度、浓度、流量及原料液侧增加曝气来改变正渗透膜两侧运行过程中的流体力学条件，以期望减缓膜运行过程中出现的浓差极化与膜污染现象。在两种膜朝向下(FO模式与PRO模式)，改变汲

3、取液浓度、温度、汲取液流量的单因素实验中，以膜通量和返混量作为膜分离性能的评价指标，分析不同操作条件对膜分离性能的影响，结果表明：PRO模式的膜通量明显高于FO模式，内浓差极化现象是影响膜通量的主要因素，升高汲取液侧溶液的温度，可增大汲取液中溶质的扩散系数，从而有效减弱内浓差极化现象。通过响应面分析法对影响正渗透膜通量的三个因素(汲取液浓度、温度、流量)进行分析预测优化，得到最佳运行条件，汲取液浓度为1.47mol/L氯化钠，温度为28℃，汲取液流量为0.95L/min，此时膜通量为9.90L/m2·h,与预测值相对误

4、差为0.1%。为了改善正渗透过程中膜污染对膜通量的影响，本实验采取对膜面进行曝气的方式来提升膜性能。以膜通量和污染物截留率作为评价膜分离性能的评价指标，FO与PRO两种模式下K+、Ca2+、SO2-2+4、氨氮的截留率均可以达到99%以上，Mg的截留率在70%以上，在膜面进行适度曝气会有效减弱膜污染，提高膜通量。物理清洗可以在一定程度上恢复膜通量，且正渗透膜耐污染性很强。关键词：正渗透；浓差极化；响应面分析；高浓盐水；曝气I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractZerodischargeofhighconcentr

5、atedbrineisaninevitablerequirementforsustainabledevelopmentofChina'senvironment.HowtosolvetheproblemofzerodischargeofhighconcentrationbrinehasseriouslyrestrictedthesurvivalanddevelopmentofsomeenterprisesinChina.Itisoneofthemosturgentandurgentproblemsathomeandabr

6、oad.Forwardosmosistechnologyasanewtechnologyofgreenfilmprocessing,toosmosisdifferentialpressureasthedrivingforce,withlowenergyconsumption,shockresistance,simpleoperationandmaintenance,isexpectedtobeappliedinhighsalinewaterconcentrationstage,meetthecoalchemicalin

7、dustry,oilfieldwaste-waterreduction,recyclingandzeroemissionsrequest.Theresearchgroupoftheself-madesubmergedmembranepenetrationtreatmentofhighconcentratedbrine,increasingaerationistochangetheconditionsofthetwosidesofthemembranepermeationfluidmechanicsintheoperat

8、ionprocessbychangingthedrawingtemperature,concentrationandflowrateofrawmaterialsandliquidliquidsideside,isexpectedtoslowdowntheconcentrationpolarizationandmembranefou