膜蒸馏过程优化及其在RO浓水处理中的应用

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1、摘要膜蒸馏技术是近年发展起来的新型膜分离技术。它以疏水性微孔膜为介质，来实现水的纯化和溶液的浓缩等目的。由于其具有高效、低能耗及操作温度低的优点，膜蒸馏技术的研究和应用受到越来越多的关注。本论文以3．5wt％NaCl为测试液，以海水淡化和处理反渗透浓排水为目的，比较了直接接触膜蒸馏、气扫式膜蒸馏和真空膜蒸馏的脱盐性能，研究了真空膜蒸馏对RO浓水的处理效果，并对聚偏氟乙烯(PⅥ)F)中空纤维换热器进行了初探。从理论上描述了三种膜蒸馏过程的传质机理，模拟计算了不同操作条件下各膜蒸馏过程的纯水通量。通过实验考察了料液温度、流速、浓度以及冷侧冷凝条件

2、等操作条件对各MD过程脱盐性能的影响。结果表明：VMD过程的产水通量最高，达到21．8kg／m2-h；DCMD次之，SGMD最小。三种MD过程通量均随料液温度的升高而增大，随料液浓度的增加而降低；SGMD和VMD过程通量分别随冷侧气体流速和真空度增加而提高，而DCMD过程通量则几乎不随冷却水流速变化而改变。SGMD、DCMD和VMD过程的脱盐率分别为99．97％、99．98％和99．99％，几乎不随操作条件而改变。且实验数据与模拟数据变化趋势基本一致。研究了各操作条件对VMD处理RO浓水性能的影响，得出了该过程的较优操作条件，并对RO浓水进行

3、了连续膜蒸馏浓缩实验。实验发现：随实验进行，RO浓水浓度逐渐增加，导致过程通量逐渐减小。整个实验中，过程产水质量良好，渗透液电导率保持在5／zS／cm以下，RO浓水浓缩倍数可达4倍。经过对PVDF中空纤维换热器的换热性能进行的初步研究发现，该换热器基本可满足膜蒸馏过程中水蒸气冷凝和冷凝水加热要求，且无结垢、腐蚀现象发生。但其保温措施及操作条件仍需进一步优化。本论文研究表明，膜蒸馏法海水淡化及处理RO浓排水在技术上是可行的。在优化的操作条件下，真空膜蒸馏可获得较大的通量，且脱盐率接近100％。如能更好的解决膜污染和热量回收等问题，其将获得更广泛

4、的应用前景。关键词：膜蒸馏，聚偏氟乙烯(PVDF)，疏水微孔膜，脱盐，RO浓水，换热器AbstractMD，anewmembraneseparationtechniqueimmersedrecently，employshydrophobicmicroporousmembraneasmediumtofulfilltheaimofseparatingvolatileelementfromsolutionsystem．TheresearchworkonMDprocessbloomedrecentlyowingtoitsadvantagesinclu

5、dingloweroperationtemperature，pressure，hi．ghrejection，andhighconstructioncompactness．Inthisstudy,thedesalinationperformancesofvacuum(VMD)，sweepinggas(SGMD)，anddirectcontactmembranedistillation(DCMD)processeswerefirstlycomparedforthepurposeofseawaterdesalinationandROdrainage

6、watertreatment，usinghighfluxpolyvinylidenefluoride(PVDF)hydrophobichollowfibermembranes．Theeffectofoperationparameterssuchasfeedfluxvelocity,temperature，andconcentrationofthefeedsolution，togetherwiththeconditionofthepermeatesideontheperformanceofMDprocesseswasstudiedsystema

7、tically．TheresultsshowedthatthefluxofVMDprocesswasthehighest，with21．8kg／m2．h，thatoftheDCMDprocesswasmoderate，andtheSGMDwasthelowest．Inallthethreeprocesses，the：fluxincreasedwiththeenhancementoffeedtemperature，anddecreasedwiththeincreaseoffeedconcentration．InVMDorSGMDprocess，

8、thefluxincreasedasthevacuumdegreeorsweepinggasvelocityincreased．Butinourexperiment