湍流入料对中空纤维膜组件分离性能影响试验研究

研究了湍流入料对线型中空纤维膜和编织型中空纤维膜的强化分离作用,比较了湍流入料与直流入料对线型中空纤维膜性能影响的差别,进行了迪恩涡强化编织型中空纤维膜与湍流入料强化线型中空纤维膜渗透性能的研究.试验结果显示,湍流入料能显著提高线型中空纤维膜渗透性能,减少浓差极化和膜污染,回收率增大2倍,能耗低20%以上;湍流入料可增大编织型中空纤维膜渗透流量10%左右,能耗降低5%左右,膜组件长度越短,效果越明显迪恩涡强化编织型中空纤维膜分离性能优于湍流入料强化线型中空纤维膜分离性能,能耗低20%以上,渗透回收率高1～1.5倍.图6,参8.     

L-赖氨酸在中空纤维膜和平板膜中的超滤动力学

分别在中空纤维膜和平板膜中考察了L-赖氨酸超滤动力学，结果表明：中空纤维膜的过滤通量大于平板膜，总过滤时间正相反；L-赖氨酸超滤动力学可以拟合为浓差极化-凝胶层模型，中空纤维膜较平板膜更符合此模型。     

电渗析法制备硅溶胶过程中阳离子膜浓差极化行为的研究

首先给出了阳离子交换膜浓差极化物理模型 ,然后利用该模型分析了电渗析制备硅溶胶过程中Um -J曲线的特性 ,阐明了利用Um -J曲线确定浓差极化电流密度的理论依据 ,阐述了Um -J曲线上两个拐点的理化本质 ,其中的拐点 2所对应的电流密度是在该实验条件下(XSiO2 =4% ,θ=5 0℃ ,cNa+=0 1 1 89mol·L-1)的极限电流密度 ,并根据Jlim 和cNa+的关系 ,计算出电渗析法制备硅溶胶过程中的膜边界层厚度δ为 7 6 8× 1 0 -6m ,同时得出了电渗析装置应在极限电流密度下运行这一结论。     

反渗透过程中的浓差极化的研究

文章以海水经反渗透脱盐转化为净化水为例，讨论了影响反渗透过程中浓差极化的因素及降低浓差极化程度的途径。     

聚砜中空纤维复合膜用于富氧过程的工艺条件确定

讨论了聚砜中空纤维复合膜在富氧过程中操作条件对膜固有特性的影响.值得关注的是操作压力和进气比对膜的分离性质α(分离系数)影响较特殊.实验确定了内压膜和外压膜组件的最佳操作条件,对富氧过程中出现的浓差极化现象进行了分析,认为气体分离同反渗透和超滤过程一样存在着浓差极化,且外压膜较内压膜更为明显.     

MBR中中空纤维膜和板式膜不同的膜污染机理

分析了中空纤维膜和板式膜MBR在膜污染过程中表现出的不同特点,研究了2种膜不同的膜污染机理.平行实验表明,中空纤维膜的膜面附着物是污泥泥饼层,而板式膜的膜面附着物是一层二次动态膜,这导致两者的膜污染杌理有显著区别.泥饼层是中空纤维膜的主要污染因素,二次动态膜则可以缓解作为板式膜主要污染因素的膜孔堵塞污染;同时,由于泥饼层的作用,EPS与中空纤维膜的膜污染相关性良好,而在板式膜中,EPS与其膜污染相关性很差,并且二次动态膜显著降低了SMP与膜污染的相关性;在2种膜长期运行时,相比中空纤维膜过膜压力呈现2个阶段的变化,板式膜的过膜压力经历了3个阶段的变化,这是因为二次动态膜起到了初期缓解膜污染、后期加剧膜污染的作用.     

聚砜中空纤维复合膜用于富氧过程的工艺条件确定

讨论了聚砜中空纤维复合膜在富氧过程中操作条件对膜固有特性的影响,值得关注的是操作压力和进气比对膜的分离性质α（分离系数）影响较特殊,实验确定了内压膜和外压膜组件的最佳操作条件,对富氧过程中出现的浓差极化现象进行了分析,认为气体分离同反渗透和超滤过程一样存在着浓差极化,且外压膜较内膜压更为明显。     

高性能膜分离材料、膜过程强化关键技术及装备的研制与应用

针对影响和制约膜分离技术大规模推广应用的关键材料与技术瓶颈,中国科学院过程工程研究所生化工程介质与设备创新团队经过多年自主创新,在高性能分离膜材料、膜过程强化关键技术和高效膜分离装备等方面取得了系列科研成果,部分成果在调味品、水处理、中药等行业实现了产业化应用,创造了显著的经济效益和社会效益,为提高我国膜工业研发与应用水平,缩短我国膜分离行业与国外先进水平之间的差距,促进膜分离技术的大规模工业化应用做出了贡献。     

中空纤维超滤膜在微污染水中的应用研究

本次实验采用外径1.6mm的亲水PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜,研究了压力、温度等操作条件对纯水超滤膜通量的影响及微污染水进水对膜通量的影响。实验表明,在实验范围内(0.02～0.16MPa,15～40℃),压力、温度对超滤膜通量有重要影响,通量随压力上升而增大,当压力增大到0.12MPa时,纯水超滤膜通量开始趋于平缓,达到极限通量。     

鼓泡条件对浸没式中空纤维膜微滤过程膜污染的影响

在不同的鼓泡条件（气体流量、气孔间距和膜丝松弛度）下测定了浸没式中空纤维膜组件在恒通量微滤过程中的跨膜压差。结果表明,增大气体流量能够控制膜污染,但其有效程度随气体流量的增加逐渐减弱,气体流量为0.15m³/h和0.2m³/h时Δp/Δt的值相近;双孔集中分布比分散分布更能控制膜污染,但单孔鼓泡控制效果弱于双孔集中分布;膜丝的适当松弛有利于控制膜污染,且气体流量越大效果越显著,气体流量为0.1m³/h时97%松弛度的污染控制效果最佳。     

中空纤维膜萃取器内流动特性

对中空纤维膜器内流动特性的研究是膜器设计和放大的基础。该文通过测量装填因子不同的 3个聚丙烯中空纤维膜萃取器壳程和管程的停留时间分布曲线 ,研究了不同流速下膜器的流动状况 ,并用轴向扩散模型描述了流动的非理想性。结果表明 ,中空纤维膜萃取器的管程和壳程流动与理想平推流和理想全混流相差较大 ,装填因子与流速对二者均有较大影响。采用轴向扩散模型得到的响应曲线的计算值与实验值符合较好 ,且中空纤维膜萃取器中轴向返混的影响不可忽略。     

中空纤维膜生物反应器富集反硝化厌氧甲烷氧化菌群的研究

反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程可以由一种称为Methylomirabilis oxyfera的DAMO细菌在有或者没有DAMO古菌下完成.已经报道的DAMO过程的菌群富集时间长(一般需要7~18月),且DAMO体系反硝化速率低.利用中空纤维膜生物反应器(HFMB)提高甲烷的传质来试图实现快速启动DAMO反应,结果发现HFMB在不到3个月时间内就表现出DAMO反应,其反硝化速率达到50 mg·L-1·d-1硝酸盐氮.二代测序显示,HFMB中微生物以Anaerolineaceae,Azospira,CL500-3占绝对优势,分别为39.08%,13.68%和11.54%,而DAMO细菌(Methylomirabilis)和与厌氧甲烷氧化有关的古菌Methanosarcina分别占0.02%和0.13%,因此推测在HFMB中DAMO过程是由一群新的菌群主导完成.     

双膜分散法制备超细氧化锌颗粒

以氯化锌和氢氧化钠为反应物,中空纤维膜为分散介质,采用双膜分散法制备氧化锌颗粒。研究了两膜组件间距、分散相流速及表面活性剂对颗粒尺寸和形貌的影响。所得产物的SEM和粒度分布分析结果表明:两膜组件间距对颗粒平均尺寸无明显影响;无表面活性剂时,颗粒尺寸随着分散相流速的增大而增大,当流速从10 mL/min增大到40 mL/min时,平均粒径从307 nm增大到476 nm;表面活性剂的加入能有效抑制颗粒的生长,且颗粒尺寸随着分散相流速的增大而减小,当分散相流速由20 mL/min增至70 mL/min时,颗粒平均粒径由182 nm减小到45 nm。     

中空纤维膜组件结构对其膜蒸馏性能的影响

对一系列不同封装分率和不同膜面积的中空纤维膜组件进行了直接接触式膜蒸馏对比实验,并考察了操作方式对跨膜通量的影响。结果表明：提高封装分率可以明显降低沟流效应,使壳程流体分布趋于均匀,总体传质、传热效果得到改善,从而使跨膜通量提高,增幅可达40%以上; 在组件封装分率较低时,热流体走管程更有利于跨膜传质。在进料状况不变的条件下,随着膜面积的增加,组件单位膜面积的跨膜通量明显降低,而总产量则有所增加。     

用中空纤维膜分散技术制备纳米颗粒

采用中空纤维膜为分散介质,以制备纳米BaSO₄为例,探索膜分散制备纳米颗粒技术。实验以Na₂SO₄溶液为连续相,将BaCl₂溶液通过中空纤维膜均匀分散到Na₂SO₄溶液中,在透过膜的微小液滴形成的微环境中实现两种溶液的微观混合,并反应生成BaSO₄颗粒。实验研究了膜组件构型、反应物浓度、分散剂、膜孔孔径大小等因素对BaSO₄颗粒形貌、大小和粒度分布的影响。结果表明：采用膜截留分子量为10000的中空纤维膜制成的浸没式膜组件,反应物Na₂SO₄和BaCl₂溶液浓度均为0.02mol/L,加入分散剂聚乙二醇(PEG)制得了平均粒径在10～30nm、球形度好、单分散性好的纳米BaSO₄颗粒.     

装填分率对中空纤维膜组件壳程传质性能的影响

文中测定了不同装填分率中空纤维膜组件壳程的流体力学性能,并对其传质性能进行了理论计算及实验研究,获得了传质准数关联式。结果表明：在相同Re下,当装填分率小于60%时,传质系数随装填分率的增大而增大;当装填分率大于60%时,传质系数则随装填分率的增大而减小。将传质系数的理论计算值与实测值进行比较,二者基本吻合,表明该理论方法可以较好地预测中空纤维膜组件壳程的传质性能。     

中空纤维复合膜水中脱酯渗透汽化过程的研究

制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯中空纤维复合膜,用于乙酸乙酯/水体系的分离。研究了料液温度、质量浓度及流速对渗透汽化分离性能的影响,并获得了总传质系数。实验结果表明,该复合膜具有较高的渗透通量及较大的分离因子;随着料液温度、流速以及质量浓度的增加,渗透通量均呈增加趋势;分离因子随料液温度和流速的增加而增大,而随料液质量浓度的增加呈先增大后减小的趋势;总传质系数随温度的增加而显著增大。     

中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究

气相传质阻力是中空纤维多孔膜基气体化学吸收过程中的主要传质阻力。文中采用聚丙烯中空纤维膜组件、CO₂-空气-水和CO₂-空气-NaOH水溶液两种体系对膜基气体吸收过程的传质性能进行了研究。测定了不同气速和液速条件下的总传质系数。根据气液反应理论对实验结果进行分析,由实验和理论计算获得了气相分传质系数。通过进一步的拟合计算获得中空纤维多孔膜管内气相传质数学关联式Sh =0.0038Re^0.44Sc^0.33_.用此关联式计算得到的总传质系数与实验测得的结果进行了比较,一致性良好.