试析直接接触式膜蒸馏脱盐过程与热量回收研究

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1、天津大学硕士学位论文直接接触式膜蒸馏脱盐过程与热量回收研究姓名：李蕾申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王世昌;李保安20070501摘要膜蒸馏是一种将膜技术与蒸馏技术相结合的新型分离过程，具有广泛的应用场合。直接接触式膜蒸馏是膜蒸馏的一种，其特点决定了这种操作方式最适合于卤水脱盐、海水淡化等透过组分为水的操作。面对目前淡水资源短缺的现状，我国在提倡建设节约型社会的同时，已把发展海水淡化作为有效解决淡水问题的重要方法之一。研究直接接触式膜蒸馏的脱盐过程对予开发新的海水淡化方法与技术具有重要的理论和实际意义。本论文在选择实用性中空纤维膜的基础上研究探讨直接接触膜蒸馏的脱盐过程

2、，初步探讨膜组件的组合工艺和热量的有效利用方式。首先测试了多种疏水性的商用中空纤维多孔膜，结合直接接触式膜蒸馏的过程要求，最终选择了一种性能优良的聚丙烯中空纤维膜进行膜蒸馏过程的实验研究。结合高温侧流体的温度极化效应对膜过程影响大这一缺点，设计了错流式的中空纤维膜组件和一套相应的直接接触式膜蒸馏实验装置。在此基础上，测试了各种实验条件下料液的盐(NaCl)浓度(O％．10％)对膜透过通量的影响，结果表明在测试的浓度范围内，料液的浓度对中空纤维直接接触式膜蒸馏的传热与传质影响很小，特别是在错流形式的膜组件内浓度极化效应被最大程度的减弱，以至于料液含盐量在O％．10％的范围内膜通量几

3、乎没有差别。本文工作分别以冷凝液的进口温度、冷凝液流速、进料液流速和料液进口温度四个操作参数为变量，通过大量的交叉实验，系统地探讨了不同参数对单一膜组件系统的透过通量与传热的影响，结果表明直接接触式膜蒸馏的各种参数之间是交互影响的，而且在较高温度和流速范围内各因素之问的相互影响程度更大。在对错流中空纤维矗接接触膜蒸馏的研究中还发现，料液高温侧的温度极化效应在较高的料液流速下得掰了有效克服，健在中空纤维内侧冷凝液的温度极化效应蠢莓使在较高的流速范围内仍然较显著。实验结果显示进料液的参数对膜组件通量的影响较冷凝液的参数瑟显著。在所有测试实验中膜的脱盐率达到99．9％，最高产水通量在进

4、料温度95℃，冷却水温度29℃，进料流速13ll(跏，冷却水流速87kg／h时达到34kg／m2h。探讨了膜组件的组合工艺耩热量回收的可行性，计算整个流程的缝件产率，流程回收热能的效果，计算热量圈收效率，结栗显示与蒸馏过程的热麓有效利用率相比，热能回收效果显著。关键词t壹接接触式膜蒸馏海水淡化热量回收换热器ABSTRACTMembranedistillation似D)isanovalseparatingprocesscombiningmembranewithdistillationtechnologies，whichcallbeproceededinalargescale．Dir

5、ectcontactmembranedistillation(DCMD)isoneofMDconfigurationsandbestsuitedforapplicationswherewateristhemajorpermeatecomponentsuchasproducingfreshwaterfromseawaterandsalinesolutions．Toresolvetheproblemofwatershortage，thegovernmentadvocatebuildingaforehandedsocietyandseawaterdesalinationasthemos

6、teffectivesolutiontothewatercrisis。Itistheoreticallyandpracticallysignificativetostudytheseawaterdesalinationbydirectcontactmembranedistillation．Inthispaper,asuitablebrandofhollowfibermembranewasselectedtostudythedesalinationprocessinDCMD，optimizationofmulti-modelsandheatrecovery．Inthefirstin

7、stance，asuitablebrandofhydrophobichollowfibermembranemadeofpolypropylenewaschoseaftertestingvarietiesofhollowfibermembranes。镌oresultsobtainedfromtheexperimentindicatedthatthemembraneselectedwassuitedforDCMD。Across-flowmembranemodelandthecorre