探究减压膜蒸馏浓海水脱盐及膜污染研究

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1、天津大学硕士学位论文减压膜蒸馏浓海水脱盐及膜污染研究姓名：王丽申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李保安20090501摘要近年来海水淡化的可持续发展问题曰益受到关注，其焦点是海水淡化浓排水所造成的海洋污染和海洋生态问题。开展浓海水化学资源综合利用技术的研究己成为世界各主要国家的研究热点。本论文以盐水和渤海海水为研究对象，对减压膜蒸馏过程的脱盐机理及海水淡化过程进行了深入、系统的研究。实验中所用膜组件为自制错流式中空纤维膜组件。首先以纯水考察了实验装置的膜蒸馏特性，重点研究了单一操作因素对实验系统减压膜蒸馏过程的影响；

2、然后重点探讨了盐浓度对减压膜蒸馏(vMD)和直接接触式膜蒸馏(DCMD)过程的影响机理。实验结果表明：在VMD过程中，膜通量随料液温度、透过侧真空度、进料流速的增大而增大，但各个操作条件对膜蒸馏过程的影响机理和规律有所不同；盐浓度对膜通量的影响主要分为三个方面：盐浓度导致膜表面液体的饱和蒸气压下降；盐浓度导致浓差极化效应，并影响温差极化效应；盐浓度导致料液性质变化，包括粘度、密度、比热容、传热系数等。研究中还发现在一定的真空度范围内料液盐浓度对膜通量的影响较小，表明在进行膜蒸馏工艺设计与操作条件的设置方面优化工作十分重要。在

3、海水的深度浓缩与脱盐过程中，VIVID较DCMD更具优势，更具有工业应用前景。系统探讨了不同的海水预处理工艺，并相应进行了膜蒸馏浓缩实验，确立了膜蒸馏预处理的最佳工艺为：微滤+除硬+pH调节。在预处理过程中，海水的除硬率达到95％左右。在连续膜蒸馏实验中发现，海水的水质如盐浓度、硬度、浊度等对膜通量有着很大的影响，膜通量随着海水盐浓度的增加而下降，预处理后的膜通量下降转折点在13％左右，下降后膜通量保持在24k∥(m砩h)左右，脱盐率高于99．8％。海水深度浓缩的临界结晶点与常规结晶有所不同，所得固体盐的氯化钠纯度达到94．

4、49％(基本达到工业用盐标准)。论文进行了系统的膜污染实验研究，结果表明：海水中形成膜污染的主要成份为膜蒸馏过程中产生的CaC03固体，CaC03污染膜表面、堵塞膜孔、导致膜孔润湿；海水中存在的大量镁离子在膜蒸馏海水浓缩的前期对膜不构成污染，且一定程度上有助于抑制钙污染。对于轻度污染的膜，用0．05mol／L稀盐酸清洗膜通量恢复率达到99％以上：严重污染时，使用0．1mol／L稀盐酸清洗膜通量可恢复90％以上，膜的最佳清洗应在膜被严重污染之前进行。综上所述，本论文系统探讨了VMD海水深度浓缩过程的相关规律，取得了重要成果，研

5、究表明利用VMD进行海水的深度浓缩生产淡水和固体氯化钠盐以及其它有用化学元素具有技术可行性。关键词：减压膜蒸馏，浓海水，膜污染，膜清洗ABSTRACTInrecentyears，theproblemofthesustainabledevelopmentondesalinationhasbecomeallincreasingconcern．Thefocusisonmarinepollutionandmarineecologicalproblemscausedbyconcentrationseawaterwhichisdispo

6、sedafterdesalinationprocess．necomprehensiveutilizationofchemicalresourcesonconcentrationseawaterhasbecomethehotresearchiSSUCinthemajorcountries．Inthispaper,theexperimentsusedtheseawaterofBohaiasresearchobject．Adeepandsystematicstudyondesalinationmechanismofsaltsolu

7、tionandseawaterwouldbeimplementedbasedonthevacuummembranedistillationprocess．Membranemodulesusedintheexperirnentwereself-madepolypropylenehollowfibermembrane．First，thepurewaterexperimentofvacuummembranedistillationhadbeenimplementedtoknowtheimpactofthesinglefactoro

8、nmembraneflux．Then也estudyfocusedonthedesalinationmechanismoftheVMDandDCMDprocess．TlleresultsshowedthatintheVMDprocess，thefluxincreasedwiththeliqu