炭膜在膜蒸馏NaCl水溶液中的应用

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1、大连理工大学硕士学位论文炭膜在膜蒸馏NaCl水溶液中的应用姓名：余雅兰申请学位级别：硕士专业：化学工程与技术指导教师：潘艳秋20080601大连理工大学硕士学位论文摘要全球淡水资源匮乏日益严重，海水淡化是解决这一问题的有效途径，而膜蒸馏作为一种新型海水淡化方法越来越引起人们的重视，它采用疏水性微孔膜将两种不同温度的料液隔开，在膜两侧蒸气压差的作用下，挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，并在膜冷侧冷凝成液相，从而实现混合物分离或提纯的目的。膜蒸馏所用设备简单，维护方便，除盐率高，较低的温度下即可进行，这些都有可能使得淡化水的成本降低，

2、因而研究膜蒸馏海水淡化过程NaCl水溶液机理十分必要。由于炭膜是一种多孔疏水性膜，且孔径分布均匀，适合做膜蒸馏水溶液的实验用膜。所以本论文开展了炭膜在膜蒸馏海水淡化中的应用研究，论文在对炭膜进行性能表征的基础上，实验考了察炭膜进行膜蒸馏的可行性，在此基础上，将优选的炭膜用于膜蒸馏NaCl水溶液过程中，考察操作参数对通量和截留率的影响，得出较优化的操作条件。研究结果表明焦煤炭膜较适合真空式膜蒸馏，而无烟煤炭膜适合直接接触式膜蒸馏。过程通量随进料温度、真空度的升高和进料流量的增大而增大；随料液中NaCl浓度的增大而减小；通过实验得

3、到将炭膜进行膜蒸馏实验时较优化的操作工艺条件为：温度为60℃、流量为40L·h～、浓度为209·L‘1(海水氯化钠浓度相当)、真空度为O．5MPa。在以上实验研究的基础上，本论文根据炭膜孔径分布特点，确定膜蒸馏过程气体在膜内扩散由努森扩散(Knudsendiffusion)与粘性流(Poiseuilleflow)共同控制，并首次尝试将膜孔径对数正态分布模型与膜蒸馏跨膜传质模型结合，建立了NaCI水溶液膜蒸馏过程的传质和传热模型，并由此考察孔径分布、膜蒸馏操作参数对膜蒸馏传质通量的影响。模拟结果与实验结果的对比研究表明，考虑孔径

4、分布的传质模型预测值更接近于实测值。因此，本文建立的考传质传热模型能较准确地描述NaCI水溶液膜蒸馏的跨膜传质过程。模拟研究结果还表明膜的平均孔径增大时，通量增大；在平均孔径相同的情况下，膜孔越密集，通量越小。炭膜在膜蒸馏NaCI水溶液中的应用StudyonMembraneDistillationofNaClSolutionwithCarbonMembranesAbstractAtpresent．theworldisincreasinglyseriousshortageoffreshwaterresources．Theeffe

5、ctivewaytogainfreshwaterforhumanbeingsiSdesalination．MembraneDistillationprocessusehydrophobicmembranetoseparatetwofeed、Ⅳithdifferenttemperature．withthemembranevaporpressurewhichexistatthetwosideofthemembrane，volatilecomponentspassthroughthemembraneholeintheformofva

6、por，andcondenseintoliquidatthecoldside，achievingmixtureseparationandpurificationpurposes．Therearemanystrengthmakethelowercostofmembranedistillation，simpleequipment，easymaintenance，highdesalinizationrate．underthelowtemperatureandSOon．Theconcentrationofsolutionafterde

7、salinationishighCarlbeusedtoproduceaby—productofsalt，SO，studyonmembranedistillationofNaClsolutionbecomemoreandmoreimportant．Thispaperconductedacomprehensivestudyofmembranedistillationexperiment．Consideringthatthecarbonmembraneisahydrophobicporousmembrane，theporesize

8、distributionsareuniform，whichsuitableformembranedistillationexperimental，SO，thispaperusecarbonmembraneasamembranedistillationunitforthefir