PTFE平板膜用于不同膜蒸馏过程淡化盐水的实验研究

为了提高膜蒸馏的通量、热效率,并加快膜蒸馏产业化进程,采用聚四氟乙烯(PTFE)平板疏水多孔膜开展膜蒸馏淡化盐水的实验研究,着重考察直接接触式膜蒸馏(DCMD)、真空膜蒸馏(VMD)、吹扫式膜蒸馏(SGMD)过程中热侧料液进口温度、热侧料液流速、冷侧料液流速、进料液浓度、真空度对膜蒸馏性能的影响。实验结果表明,膜通量随着热侧料液进口温度、热侧料液流速和真空度的增加而增加,其中,热侧料液进口温度对膜通量影响最大,热侧料液进口流速对膜蒸馏影响很小,而DCMD中冷侧料液流速对膜通量基本没有影响。在本实验研究范围内,料液浓度对膜通量和截留率的影响很小。在VMD过程中获得的膜通量的最大值为35 kg/(m~2·h),其对应的操作条件分别为热侧料液进口温度为80℃,流速为130 L/h,真空度0.07 MPa,进料液浓度6%。整个实验过程中截留率都在98%以上。     

圆盘式膜组件中浓差极化现象研究

采用圆盘式膜组件,使用DK纳滤膜对KCl溶液进行纳滤截留实验,并通过计算流体动力学(CFD)模拟、VVM数学方法以及道南-筛分-介电孔(DSPM-DE)模型对实验结果进行拟合与分析。结果表明:通过CFD模拟,KCl真实截留率要明显高于表观截留率,且跨膜压差对膜面切向流速的影响可忽略不计,因此VVM直接适用于圆盘式膜组件中浓差极化现象的模拟;主体溶液浓度、通量及膜面切向流速的变化会对浓差极化产生影响,通过DSPM-DE模型拟合发现,膜内荷电密度(Xd)随主体溶液浓度的变化有较大变化;在通量及膜面流速不变的条件下,浓差极化层厚度不变,体系中溶质浓度的升高会增强浓差极化现象。     

PVDF膜用于真空膜蒸馏淡化盐水的实验研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水多孔膜,配制Na Cl溶液,搭建真空膜蒸馏盐水淡化实验台,实验中着重考察了料液温度、料液流速、料液浓度、系统真空度等操作参数对真空膜蒸馏过程性能的影响.实验结果表明:随着真空度、料液温度的提高,真空膜蒸馏膜通量明显提高;随着料液浓度的提高,真空膜蒸馏膜通量下降,其截留率基本不变;随着料液流速的提高,真空膜蒸馏膜通量变化较缓慢(略微提高).系统在料液温度为88℃、料液流速为240 cm/min、真空度为0.081 MPa、料液浓度为5%时,真空膜蒸馏膜通量为14.1 kg/(m~2·h),截留率为99.8%,产水的电导率保持在12μs/cm.     

真空膜蒸馏技术处理模拟高含盐废水实验研究

为研究真空膜蒸馏（VMD）技术对高盐废水处理的工艺特性,采用VMD小试装置研究了模拟高含盐废水处理效果,分析了真空度（0.10~0.98 atm）、温度（30~70 ℃）、进水流速（10.5~41.8 L/h）和含盐量（30~200 g/L）等条件对膜通量的影响。实验结果表明：当真空度为0.98 atm、温度为70 ℃、进水流速为41.8 L/h、含盐量为35 g/L时,膜通量可达到最大值4.21 L/(m2 h)。多元线性回归拟合结果表明,真空度的改变对膜通量的影响最大,其次为温度,进水流速和含盐量影响较小。另外,真空膜蒸馏工艺的冷凝水含盐量低于10 μg/L,能够达到回用或外排标准。可见真空膜蒸馏工艺是一种很有前途的高含盐废水处理技术。     

反渗透技术处理含Pu废液的影响因素分析及应用

为了探究反渗透(reverse osmosis,RO)技术处理含Pu废液的可行性及影响因素,对含Pu废水的处理提供指导,进行了系统的反渗透实验.结果 表明:膜通量随着温度和压强的提高而提高;截留率随着压强、原水活度的提高而提高,随着温度的提高而降低,在pH为膜的等电点附近时最低;在实际废水处理中,反渗透装置始终保持稳定运行15 h,共净化处理废水8L,产水达标.可见反渗透技术对含Pu废液的处理具有良好的效果及重要的应用价值.     

多通道TiO2超滤膜的制备及其在印染废水中的应用

以多通道α-Al2O3陶瓷微滤膜为支撑体,采用溶胶凝胶法制备完整TiO2超滤膜.通过扫描电镜(SEM)表征膜的形貌,采用错流过滤方式考察膜的纯水通量、截留相对分子质量及分离性能.结果表明:制备的多通道TiO2超滤膜,其膜层表面完整,无裂缝、针孔等缺陷且厚度均匀,纯水通量为1.08×10-3L/(m2·h·Pa),截留相对分子质量为9000.对直接黑OB染料及退浆废水中聚乙烯醇(PVA)的截留率均达到99%以上,截留效果显著.     

聚丙烯酸改性反渗透膜及其在含α放射性核素废液处理中的应用

为了探究聚丙烯酸(polyacrylic acid, PAA)改性反渗透膜处理含α放射性核素废液的效果,为含α放射性核素废水的处理提供指导,对改性方法进行了探究,对改性前后膜的截留率和抗污染性能进行了系统的测试。结果表明：PAA改性的引发剂K₂S₂O₈和Na₂S₂O₃最佳比例为1∶1,最佳接枝时间为6 min; PAA改性提高了膜的亲水性、降低了膜的粗糙度和Zeta电位,因此提高了膜的性能。相对于原始膜,处理含α放射性核素废液,改性膜的膜通量提升至1.36倍、截留率从98.20%提升至99.84%,对磷酸三丁酯、十二烷基硫酸钠污染引起的膜通量衰减分别降低了29.6%及33.5%。可见PAA改性反渗透膜对含α放射性核素废液的处理具有良好的效果及重要的应用价值。     

新型卷式气隙式膜蒸馏组件制备及脱盐过程

气隙式膜蒸馏具有热效率高和技术适应性强等优势,但其特有的气隙层也会使得传质阻力增加,导致过程膜通量较低.真空膜蒸馏则由于渗透侧为负压环境而具有较大的膜通量.结合聚四氟乙烯(PTFE)平板膜和改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维换热管的性能特点设计出一种新型卷式气隙式膜蒸馏(SW-AGMD)组件,并在料液的渗透侧引入负压环境,以质量分数3.5%,的氯化钠溶液为研究对象,系统考察了膜组件参数和实验操作条件对膜组件脱盐产水性能的影响.实验结果表明:提高膜孔径可有效提高膜通量和造水比;组件有效长度增加,膜通量减小而造水比增加;进料流量、热料液和冷料液进料温度的改变对组件膜通量和造水比的影响显著;渗透侧真空度在一定范围(0~0.04,MPa)内升高,膜通量和造水比均随之增大,超过这一范围后,继续增大真空度,膜通量仍增大,造水比则出现下降趋势.实验过程中产水电导率始终保持在30,μs/cm以下,得到的最大膜通量和造水比分别为16.38,kg/(m~2·h)和3.22,远高于同类型的其他气隙式膜组件.     

聚-4-甲基-1-戊烯中空纤维膜式人工肺膜组件的氧气和二氧化碳传质性能研究

采用自制的聚-4-甲基-1-戊烯中空纤维膜式人工肺组件,进行了氧气和二氧化碳传质性能研究.实验采用自制的模拟液循环装置,模拟液在膜丝外部流动,在氧气通入之前,用驱氧装置实现氧气的排出和二氧化碳的吸收,模拟静脉血,从而达到循环的效果.氧气在膜丝内部流动,经过膜组件部分溶解在膜丝外的模拟液中后,剩余氧气排出.模拟液选用去离子水、PBS缓冲溶液(78 v%PBS缓冲溶液,22 v%去离子水)、甘油-水溶液(50 wt%甘油,50 wt%去离子水)和亚硫酸钠水溶液(0.9 wt%亚硫酸钠,99.1 wt%去离子水).实验测定了在不同气-液流速、气相压力和气-液比下,氧气和二氧化碳的传质速率.实验测试表明,随着气-液流速增加,氧气和二氧化碳的传质效果明显增加,在去离子水中,在300mL·min^-1流速下,传质速率可达57.11 mL·min^-1·m^-2和103.59 mL·min^-1·m^-2.随着气相压力的增加,氧气传质效果增速先增后减,逐渐趋于平衡,而二氧化碳的传质效果有所下降.随着气...     

疏水性Al_2O_3膜在真空膜蒸馏中的应用

采用表面接枝改性法,将十六烷基三甲氧基硅烷(C16)接枝于陶瓷膜表面,获得疏水性Al_2O_3膜。傅里叶红外光谱结果表明,C16接枝到陶瓷膜表面;接触角实验结果显示:接枝C16分子后的Al_2O_3膜表面呈现疏水特性,接触角为158°。将改性后的Al_2O_3膜应用于真空膜蒸馏(VMD)的脱盐实验中,结果表明:在料液流速160 L/h、料液温度70℃、真空度0.095 MPa时,VMD过程可以获得较高渗透通量。将疏水性Al_2O_3膜应用在VMD过程的稳定性实验中,在300 min的运行过程中,渗透通量基本稳定在20 kg/(m~2·h),脱盐率大于99.9%。     

酪蛋白的聚集态及其膜分离

采用孔径分别为50、200和500 nm的陶瓷膜处理碱性酪蛋白水溶液,考察操作条件及pH对过滤通量和截留率的影响,并研究酪蛋白胶束在不同pH下的聚集行为.结果表明:采用孔径为200 nm的陶瓷膜过滤1 g/L的酪蛋白溶液,在pH=13,操作压差0.10 MPa,膜面流速3.0 m/s条件下,可获得膜通量266 L/(m2·h)和酪蛋白截留率71.8％,综合效果好.酪蛋白的胶束尺寸和黏度随pH的增大而增大.膜过滤通量随pH增大而减小 ;截留率随pH增大而增大.     

膜生物反应器处理市政污水中试研究

相对于传统活性污泥法,膜生物反应器处理生活污水具有显著的优势.通过在自行设计、加工的浸没式中空纤维微滤膜生物反应器中试装置上连续处理两种生活污水,旨在研究中空纤维微滤膜组件的性能及其影响因素,膜水通量随膜组件内真空度的变化,膜水通量随运行时间的变化和膜污染产生的原因及防治措施.了解膜生物反应器对生活污水的净化效果,出水COD、NH3-N、表色色度和浊度随运行时间的变化,膜生物反应器内污泥浓度随运行时间的变化情况等.为下一步中空纤维微滤膜生物反应器商业化应用提供基础设计数据和运行参数.     

添加剂对聚砜超滤膜性能的影响

以聚砜(PSF)为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为大分子添加剂,十六醇、不同种类Tween为低分子添加剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用相转化法制备平板膜,研究了不同种类添加剂对膜结构与性能的影响.膜的纯水通量随PVP质量分数的增加先升高后降低,当PVP质量分数为50%时达到最大值;而牛血清蛋白(BSA)截留率随PVP质量分数的增加呈单调增加.添加相同质量分数、不同种类的Tween后,膜的水通量降低,而BSA截留率变化不大.其中,添加Tween 80的膜水通量最高,可达94.6L/(m2·h),添加Tween 40的膜对BSA的截留率最大,可达78%.此外,十六醇的加入使膜皮层明显变厚,孔结构不规则且水通量明显下降.     

NF-RO组合膜处理大豆乳清废水

采用芳香聚酰胺纳滤膜和反渗透膜处理模拟大豆乳清废水,研究溶液浓度、操作压力、膜面流速、pH等对渗透通量与截留效果的影响,并探讨蛋白污染膜的清洗条件。研究结果表明:在一定操作压力下,渗透通量随着料液浓度的增加而减小,随膜面流速的增加而增加;对一定浓度的原料液,在操作压力小于0.7 MPa时,渗透通量随压力的增大而增大,当操作压力大于0.7 MPa时,渗透通量不再随压力的增大而增大;大豆乳清废水的等电点pH为4.5,当pH大于等电点时,渗透通量和截留率随pH的增大而增大;芳香聚酰胺反渗透膜对纳滤透过液的NaCl截留率在90%以上;蛋白污染纳滤膜经pH=10的NaOH溶液清洗后,通量可完全恢复。     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)接枝聚丙烯多孔膜的油水分离及易清洗性能

以等离子体引发方法制备聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)接枝的聚丙烯(PP)多孔膜。在考察改性膜表面润湿及水通量温敏性的基础上,详细研究改性膜在处理乳化油废水时的油水分离及变温清洗性能。结果表明:因表面亲水性改善,改性膜在低临界溶解温度(LCST)以下油水分离时的通量衰减明显减缓,在LCST以上的稳定通量明显增大,油截留率超过了99%。经简单的变温(35℃/25℃)水清洗,污染膜的水通量恢复率达89.7%。PNIPAAm的体积相转变是改性膜表面易清洗的原因。     

膜分离法纯化天然牛磺酸的研究

为了研究膜分离法纯化天然牛磺酸的工艺条件,利用超滤和反渗透浓缩技术,考察了Ultra-flo和卷式膜超滤系统对牛磺酸水提液中的固体悬浮物和蛋白质等杂质的清除效果.结果表明:截留相对分子质量30 000的聚丙烯腈膜平均膜通量达88 L/(m2·h),截留相对分子质量1 000的卷式膜平均膜通量为45 L/(m2·h),经两级超滤,蛋白质质量分数可降至0.2 %以下,滤液质量高,利于后续工艺.离子交换后,牛磺酸收集液经反渗透可浓缩35倍左右,平均膜通量为43 L/(m2·h).     

膜分离在镀镍废水处理中的应用

采用膜分离技术中的纳滤,反渗透以及络合-超滤耦合过程处理电镀废水中常见的含镍废水。以回收重金属镍和回用废水为目的,讨论了操作压强对膜通量、截留率的影响。实验结果表明,三种膜分离方法处理含镍废水均远低于国家排放标准,镍的截留率均大于99%,实现了分离的目的,且透过的水可以回用。     

芦荟丁蔗糖浸泡液中蔗糖的回收

为循环利用蔗糖溶液,减轻污水处理系统负荷,采用超滤、一级纳滤、二级纳滤的膜组合工艺,去除芦荟丁蔗糖浸泡液中的杂质,实现蔗糖回收。实验结果表明,超滤系统蔗糖回收率达到99%,平均通量为88 L·(m2·h)-1;一级纳滤系统的蔗糖回收率为95%,平均通量为111 L·(m2·h)-1;二级纳滤系统蔗糖的回收率为99%,平均通量为205 L·(m2·h)-1;浸泡液中的蔗糖可浓缩至30%;膜芯清洗后,可以恢复原通量,有效实现芦荟深加工的节能减排。     

陶瓷膜-生物反应器处理生活污水的研究

用陶瓷微滤膜组装的膜生物反应器,在低流速下对生活污水进行处理.选择了适宜膜孔径的微滤膜,制定了一套有效的陶瓷膜恢复方法.在膜面流速为1.6 m/s,操作压差为0.1 MPa条件下,研究了絮凝剂加入对过程稳定通量的影响.结果表明:无絮凝剂时膜稳定通量为89.2 L·m-2·h-1·MPa-1,易引起多通道的堵塞.添加不同量FeCl3絮凝剂后,膜稳定通量分别提高了122.9%、238.0%.     

微絮凝-金属膜净水组合工艺中膜污染机理探析

采用微絮凝-金属微滤膜组合工艺处理微污染水,借助X射线能谱、电镜扫描等微观表征以及动态膜污染数学模型等方法,对微絮凝-金属膜组合工艺运行方式与膜污染机理进行研究.试验结果表明组合工艺对微污染水的浑浊度、UV254以及CODMn平均去除效率分别为97.6%、80.0%和63.1%.选用0.3μm金属膜滤芯时,采用恒通量过滤模式,膜比通量随着通量的增加逐渐从44.44L·(m2·h·kPa)-1增至58.33L·(m2·h·kPa)-1;采用恒压过滤模式,膜比通量随着压力的增加逐渐从47.91L·(m2·h·kPa)-1降至17.63L·(m2·h·kPa)-1,金属膜在恒通量运行时的膜比通量高于恒压运行,说明恒通量运行时膜阻力增长较为缓慢.通过X射线能谱分析膜表面污染物中含有O、Al和Si等元素,推断膜表面主要污染物是硅酸铝盐;通过电镜扫描与动态膜污染数学模型模拟的结果表明,金属膜膜污染的主要形式为滤饼层污染.