气扫式膜蒸馏用于脱除水中氨的分离性能

针对气扫式膜蒸馏脱除水中氨的过程，以传质基本理论为依据，导出了考虑水中氨解离的总传质系数表达式，并建立了利用实验结果计算总传质系数和选择性系数的方程。在气扫式膜蒸馏实验中测定了各种操作条件下氨浓度和跨膜通量随时间的变化关系，并利用导出的方程、由实验结果得出了相应的总传质系数和选择性系数。研究结果表明，升高料液温度能够提高氨的总传质系数，但却使选择性系数下降；料液的流速对氨的总传质系数和选择性系数均无重要影响，但提高吹扫气速能使两者都明显上升；总传质系数和选择性系数随料液浓度的升高而略有下降；提高料液的初始pH值能同时明显地增大总传质系数和选择性系数。     

套管型气隙式膜蒸馏组件性能模拟及优化

提出了一种结构简单、制作方便的套管型气隙式膜蒸馏组件,给出了膜组件的特性方程组,编制了膜组件性能模拟软件,对套管内直径、中空纤维疏水膜内直径、膜孔直径、膜孔隙率、料液流量、料液进膜组件温度6个关键参数对膜组件性能的影响进行了分析.以某热敏料液浓缩为背景,给出了膜组件的优化设计参数:中空纤维疏水膜内直径为0.700 mm,外直径为1.00 mm,套管内直径为5.00 mm,外直径为6.00 mm,长度为500 mm,膜孔直径为0.300μm,膜孔隙率为0.800,膜组件壳体内直径为50.0 mm.在此设计参数下,当膜组件料液流量为70.0 g/s、被预热液流量为70.0 g/s、料液进膜组件温度为80.0℃、被预热液进膜组件温度为50.0℃时,膜组件膜通量为11.2 kg/(m~2·h),产水速率为3.56 kg/h,热负荷为2.39 kW,热效率为0.955,非挥发性组分截留率可达99.9%.     

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。     

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.     

直接接触式膜蒸馏脱盐过程的建模及多指标优化

为了在较低能耗下获得较高的产水率,采用响应曲面法和满意度函数法对直接接触式膜蒸馏脱盐过程进行了建模和多指标优化,考察指标为产水率和热效率,考察因素包括操作参数料液入口温度、透过侧入口温度、膜面流速和组件参数装填系数、长径比等。通过方差分析对预测模型进行了验证。研究分析了各参数对指标的交互作用,发现各参数对考察指标影响显著。利用满意度函数法对膜蒸馏过程进行了多指标优化,获得最优条件为料液入口温度70℃、透过侧入口温度40℃、膜面流速60m/min、装填系数50%和长径比20。在最优条件下进行实验,获得的产水率为1.697kg·h-1,热效率为88.2%。研究结果可为膜蒸馏过程的优化以及放大设计提供参考。     

膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的抑制

分析了HCl-H₂O体系气液平衡关系及膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的推动力,考察了盐浓度、吸收液温度、料液中盐酸和硫酸浓度对伴生水传质的抑制效果。结果表明：料液中含盐、适当升高吸收液温度均能够抑制伴生水的传质;料液中盐酸浓度增大,水的跨膜通量减小,HCl的摩尔通量增大;料液中硫酸浓度从0.01mol/L增大到0.05mol/L,水的跨膜通量下降了28.1%,HCl的摩尔通量增大了2.1倍。     

套管式冷冻浓缩装置的研制及其实验研究

研制一种新型结构的冷冻浓缩装置,可克服传统界面渐进冷冻浓缩溶质夹带率较高的缺点,且装置的料液处理量适应性好、参数调控方便、无易磨损件.建立了套管式冷冻浓缩装置的数学模型,通过控制温度、流速,对不同工况下结冰速度随料液温度、载能液温度和冰层厚度的变化规律进行了计算分析.研制了R134a套管式冷冻浓缩实验装置,对其工作特性进行了实验研究.结果表明:通过控制料液浓度、料液流速和冰层厚度,可降低溶质夹带率.     

气液两相流对直接接触膜蒸馏传质强化和阻垢性能研究

系统研究了气液两相流对板框式膜组件内直接接触膜蒸馏过程的传质强化特性和阻垢性能,结合对流道内气泡尺寸和流动特性的观察和定量分析,讨论了不同进料温度、进料浓度、进气流量和进料流量条件下鼓泡对膜蒸馏的传质强化效果．研究结果表明：在相同鼓泡强度下,低进料温度和高进料浓度的系统由于温差极化和浓差极化更严重,鼓泡对传质的强化效果更显著;随着进气流量的增加,气泡尺寸增大,气泡的上升速度随气泡尺寸先增大后减小,对膜通量的提高比也先增加后减小．50～100 mm²的气泡具有最快的上升速度,对膜面边界层扰动最强,传质强化效果最好;大于100 mm²的气泡由于体积过大,受到来自隔网、壁面的阻力也会更大,导致气泡的上升速率减小,且过大的气泡尺寸使料液与膜壁接触面积减小,导致有效传质面积减小,强化效果减弱．随着进料流量提高,隔网对气泡的剪切作用增强,气泡变小,最佳进气流量增大．研究结果也表明鼓泡能提升高盐溶液浓缩过程的水通量,推迟晶体在膜面沉积发生的时间,显著减缓结垢层的增长速度．研究结果将为气液两相流对膜分离过程的传质强化研究提供重要参考．     

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.     

PVA与PAN复合膜分离乙醇—水溶液的渗透汽化放大试验

在渗透汽化放大试验装置上,针对乙醇水体系,考察了板框式膜组件的结构合理性和大面积复合膜的稳定性,研究了不同料液流量、料液浓度和料液温度对膜分离性能的影响。实验结果表明,大膜分离性能稳定,膜分离性能在料液流量为０２～０８０Ｌ／ｓ的范围内基本不变,并且总渗透通量及水通量的对数值与料液浓度、料液温度的倒数分别呈线性关系;超薄板框式膜组件设计合理,结构紧凑,有效地抑制了膜料液侧的浓差极化。     

一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法

提出了一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法,即考察NaCl和KCl水溶液膜蒸馏浓缩过程中的通量变化,利用膜表面结晶导致通量急剧下降这一现象间接确定料液侧膜表面的温度,从而由模型方程计算传热系数。通过不同流速下的膜蒸馏实验结果,拟合出了传热系数关联式,其中雷诺准数指数为0.8,与Dittus-Boelter公式一致;在此基础上求出膜蒸馏系数,其平均值5.5×10^-7kg/(m²·s·Pa),与文献报道接近;以实验确定的模型参数预测纯水膜蒸馏通量,实验值与预测值吻合较好。这些都说明了本文提出方法的有效性。     

真空膜蒸馏用于脱除水中氨的传质性能研究

对真空膜蒸馏脱除水中氨过程总传质系数的计算式进行了理论推导,并以真空膜蒸馏实验考察了料液温度、料液浓度及pH值对总传质系数影响。实验结果表明,随料液温度和pH值的增加,总传质系数明显增大,但pH值升至11后,总传质系数的变化不再明显。在实验所涉及的范围内,料液浓度对总传质系数的影响不大。总传质系数理论计算值与实验测定值吻合较好。     

膜蒸馏组件结构优化计算流体力学模拟及实验研究

为提高膜蒸馏过程中的渗透通量,对膜组件料液侧流道进行优化,利用计算流体力学（CFD）软件,对3种膜组件（Model A、Model B、Model C）进行三维模拟计算,对比分析各膜组件的内部流动状态、温度极化系数（TPC）、浓度极化系数（CPC）;同时,考察流道优化后膜通量和热效率的变化情况。模拟结果表明:Model A内存在主流区和回流区,Model B内分区现象消失,Model C内流动最为复杂;Model A温度极化最严重,Model B浓度极化最严重,Model C各极化现象最弱;此外,Model C在膜通量方面比Model A提升至少90%,对于热效率,Model C最高,Model A与Model B在不同工况下存在差异。最后,选取Model C进行实验,发现实验值与模拟值吻合良好,验证模型的准确性。研究表明流道优化能极大改善膜蒸馏的通量问题,为进一步优化内部结构提供依据。     

用气隙式膜蒸馏进行膜渗透性能影响因素研究

利用气隙式膜蒸馏实验对料液温度、流率及气隙宽度等操作条件对膜渗透性能的影响进行了测试和分析。结果表明,提高料液温度,可使膜通量有所提高,但温度极化现象会随之加重。冷液流率的提高引起的膜通量变化明显小于热侧液流率提高对膜通量的影响。另外,小的气隙宽度可得到大的膜通量。     

膜蒸馏浓缩青霉素水溶液的实验研究

采用直接接触式膜蒸馏方法研究了热敏性物质青霉素水溶液浓缩过程的可行性及操作条件对浓缩过程的影响.实验结果表明,随热侧料液浓度的升高,膜渗透通量几乎不下降;随冷热侧温差的增加,膜渗透通量急剧增大;而且青霉素水溶液的流动性能是浓缩过程的重要影响因素.     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

蒸馏技术的节能研究

在分析热泵蒸馏的节能原理的基础上,提出了中间热泵蒸馏节能新流程。中间热泵蒸馏具有流程简单,节能效果显著的特点,是一种潜在的蒸馏节能新措施。     

膜蒸馏技术在卤水浓缩中的应用研究

为解决传统盐湖卤水蒸发生产周期长和盐湖地区水资源短缺的问题,试验采用MgCl2溶液和透射电镜对不同厂家生产的4种微孔疏水膜进行筛选,研究了在进料液温度为30～60℃、循环流量为300～900 m L/min的条件下进料溶液对膜性能的影响,并对一里坪卤水进行浓缩实验。结果表明:(1)在相同条件下德国默克密理博的膜的膜通量大于其他3种膜的膜通量;(2)随着料液温度的升高、循环流量的增大,膜通量增加,盐截率在实验时间内均大于99%;(3)随着重复使用次数增加,膜通量逐渐减小。处理卤水时可在短时间内将料液浓缩甚至析出晶体且渗透侧得到的水符合生活饮用水标准。     

气隙式膜蒸馏法分离浓缩透明质酸水溶液的研究

介绍了应用气隙式膜蒸馏分离技术对透明质酸热敏性水溶液的浓缩分离情况. 结果表明, 使用膜孔径为0.2μm的聚四氟乙烯微孔疏水膜可使原料液的浓度提高1.6倍以上, 透明质酸截留率为80%以上. 探讨了循环时间、平均温差、热侧温度等条件对分离效果的影响, 并讨论了膜蒸馏过程热效率的变化规律.     

分子蒸馏纯化乳酸的真空系统和工艺优化

分子蒸馏作为一种特殊的液-液分离技术,能有效分离高沸点、热敏性物料,已成为乳酸工业生产主要采用的分离纯化技术.针对规模化的乳酸分子蒸馏纯化装置运行过程难以保持高真空以及收率低的难题,优化装置的真空机组,采用多泵联用的方式抽真空,提高设备运行过程中的真空度.通过对比试验,选用水环真空泵、罗茨真空泵和蒸汽真空泵三泵联用抽真空,1.25 t/h乳酸分子蒸馏纯化装置的负载真空度达到10 Pa.试验优化了分子蒸馏器蒸馏乳酸过程中冷凝温度、蒸发温度和刮膜转子转速等工艺技术参数,结果表明：当分子蒸馏器的冷凝温度30℃,蒸发温度55～60℃,刮膜器转子转速125～135 r/min时,能进一步提高蒸馏效果和收率.