基于PTFE中空纤维膜的膜蒸馏技术处理浓海水-论文.pdf

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1、浙江理工大学学报(自然科学版)，第3l卷，第4期，2014年7月JournalofZhejiangSci—TechUniversity(NaturalSciences)Vo1．31，No．4，Ju1．2014文章编号：1673—3851(2014)04—0383—06基于PTFE中空纤维膜的膜蒸馏技术处理浓海水刘加云，朱海霖，郭玉海，陈建勇(浙江理工大学材料与纺织学院浙江省丝纤维材料和加工技术重点实验室，杭州310018)摘要：通过调节挤出头的尺寸和拉伸倍数，制备出4种不同壁厚和孔径的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜。将PTFE中空纤维膜制成膜

2、组件，采用真空膜蒸馏(VMD)技术处理浓海水。研究了PTFE中空纤维膜的壁厚和孔径、料液温度和流速、冷侧真空度等对产水通量和脱盐率的影响。结果表明：减小膜丝壁厚、增加膜孔径、提高料液温度、料液流速和冷侧真空度均可增加产水通量。但产水通量随浓缩倍数的增加而减小。整个实验过程中，4种PTFE中空纤维膜的脱盐率均保持在99．5以上，且不受操作条件的影响。关键词：PTFE中空纤维膜；真空膜蒸馏；浓海水中图分类号：TQ95文献标志码：A为料液，进行真空膜蒸馏(VMD)实验，主要考察0引言PTFE中空纤维膜的孔径、壁厚、料液温度和流速、目前，海水淡化技术如

3、反渗透、多效蒸发和多冷侧真空度等对VMD过程中产水通量和脱盐率的级闪蒸，一般其淡水回收率为409／6～559／6，从而产影响。生大量含盐量较高的浓海水[1]。海水淡化厂目前1实验部分处理浓海水的主要方式是将其直接排回海中。浓海水含盐量较高，在海水淡化过程中又添加阻垢1．1PTFE中空纤维膜的制备剂、杀生剂等化学试剂，因此浓海水的直接排放会其中空纤维膜制备工对海洋生态环境造成严重影响L2≈]。高浓高纯的艺流程为：PTFE树脂+润浓海水可以直接用于纯碱和氯碱行业。从浓海水滑剂一混和一熟化一糊料中可提取钾、溴，制镁等，其浓度越高，经济效益越挤出一中空

4、管一脱脂一拉显著。伸一烧结。通过调整挤出膜分离技术对无机盐、大分子等不挥发性组分头尺寸(控制压缩比为的截留率接近100，并且可以处理高含盐量的浓350，见图1)和拉伸阶段的水l4]。在膜蒸馏中，疏水性微孔膜材料是关键。在拉伸比(180和220，见众多材料中，PTFE具有强疏水性，且耐酸碱、耐高表1)，制备出4种不同孔温，是膜蒸馏的理想材料【6]。径和壁厚的PTFE中空纤本文采用课题组发明的“推压一拉伸一烧结”维膜，分别编号为A、B、法[6j，并通过控制挤出头参数和拉伸倍数，制备4种C、D。图l推压机的挤出头不同壁厚和孔径的PTFE中空纤维膜。以

5、浓海水收稿日期：2013—11-07基金项目：国家科技支撑计划(2013BAC01B01)；教育部新世纪优秀人才支撑计划(NCET一10—0980)；浙江省重大科技专项重大社会发展项目(2012C13006—2)；浙江省公益性技术应用研究计划项目(2O12c21O27)。作者简介：刘加云(1988一)，男，安徽合肥人，硕士研究生，主要研究方向为PTFE膜材料及在膜蒸馏中的应用。通信作者：郭玉海，电子邮箱：E-mail：gyh@zstu．edu．cn384浙江理工大学学报(自然科学版)2014年第31卷表1的压缩比按下式计算，l1．2实验材料和仪

6、器压靴”===糍(1)膜组件规格见表2；实验用料液(浓海水)指标见表3。拉伸阶段的拉伸比按下式计算，实验仪器：恒温水浴槽(上海浦东物理光学仪器拉仲比===xlOO％厂)；DDS-307电导率仪(上海雷磁仪器厂)；LZB-6(2)玻璃转子流量计(余姚工业自动化仪表厂)；海利电表2膜组件规格磁式空气压缩机ACO-328(广东海利集团有限公热侧回路主要有：恒温水浴槽、流量计、蠕动泵；冷侧司)；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(杭州惠创仪器设回路主要包括：真空泵、冷凝管、产水收集器和干燥备有限公司)；电子天平(上海菁海仪器公司)。器等。恒温水槽中料液(浓海

7、水)升温到试验温度，1．3测试与表征打开蠕动泵，调节转速，使液体流量计达到定值；再采用德国卡尔蔡司公司EVOMA25型场发打开真空泵，调节真空度到定值；热侧料液流经中空射扫描电镜(FESEM)观察中空纤维膜的微观形纤维膜孔内部，水蒸气透过膜孔，在冷凝管中冷凝，貌；采用PSDA-20孔径分析仪(南京高谦功能材料并用产水收集器收集。用电子天平称量产水收集器和干燥器的质量增重，即为产水的质量。测试产水科技有限公司)测试中空纤维膜的平均孔径、最大电导率，通过下列公式计算膜通量，脱盐率R，料孔径、泡点压力和孔径分布，测试液为GQ-16，其液浓缩倍数C：表

8、面张力为16raN／m；采用AutoPore9500型压汞J—W／(S．￡)(3)仪(麦克默瑞提克上海仪器有限公司)测试PTFE式中：为膜通量(kg／