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反渗透浓水预处理对气隙式膜蒸馏性能的影响

徐义明 , 何清凤 , 黄晶晶 , 李凭力 , 陈英才 , 吴浩赟 , 陆晓咏 , 耿洪鑫 , 黄益平

针对含有Ca2+、Mg2+及SiO32-的反渗透(RO)浓水,提出了化学除硬→絮凝沉淀→离子交换→超滤处理的新型预处理流程.研究了该预处理方法对RO浓水中易结垢离子的去除效果,及其对气隙式膜蒸馏(AGMD)性能的影响.实验结果表明,经过该预处理过程后Ca2+、Mg2+和SiO32-的含量均低于5 mg/L.与常规的除硬处理不同,经过该预处理过程后,RO浓水中的难溶盐CaCO3、Mg (OH)2均未达到饱和,进行膜蒸馏浓缩时,不会立即在膜表面沉积.经预处理后,原RO浓水中的主要成分为NaCl,其可在膜蒸馏浓缩得到结晶固体.未经预处理的RO浓水浓缩7倍时,产水通量衰减了40.55％,电导率增大了22.71％,CODCr含量为40～60mg/L;对于预处理后的浓水,该衰减程度减小24.02％,且产水电导率保持相对稳定,COD含量低于10 mg/L,产水可以用作工业循环冷却水和工业洗涤水,经活性炭吸附后可用作锅炉用水.预处理后的RO浓水进入AGMD装置浓缩168 h,产水通量衰减缓慢,产水电导率一直维持在5 μS/cm以下,整个过程中COD均小于10mg/L.

关键词: RO浓水 , 气隙式膜蒸馏 , 预处理 , 产水通量 , 产水电导率

膜蒸馏法处理催化剂废水的试验研究

徐义明 , 耿洪鑫 , 黄益平 , 李凭力 , 陈英才 , 吴浩赟 , 陆晓咏 , 何清凤

膜科学与技术

利用自制的能量回收式气隙膜蒸馏组件处理催化剂废水,针对废水水质特点采用“加碱除硬+澄清+微滤+离子交换+调酸”的预处理工艺,预处理后废水中Ca2+、Mg2+浓度均小于5.0 mg/L;利用正交试验方法对操作条件进行优化设计,结果表明流量Q为50 L/h,进料温度T1为25℃,T3为90℃时,此时膜通量最大为4.85 kg/(m2·h);流量为20 L/h,进料温度T1为55℃,T3为90℃时,造水比最大为6.35;对废水经过20 h的试验,废水回收率为87％,而膜通量下降缓慢,产水TDS最大为18.4mg/L,截留率大于99.9％.

关键词: 膜蒸馏 , 催化剂废水 , 能量回收

能量回收式膜蒸馏组件的设计和性能

耿洪鑫 , 徐义明 , 李凭力 , 黄益平 , 吴浩赟 , 陈英才 , 陆晓咏

膜科学与技术

针对膜蒸馏过程热效率低、耗能高的问题,设计了新型能量回收式膜蒸馏组件,其特点是膜蒸馏组件由中空纤维膜、换热管和隔网组成,通过换热管回收膜蒸馏过程的能量,通过隔网将中空纤维膜和换热管隔开,减少了膜蒸馏过程中热传导传递的热量,采用新型能量回收式膜蒸馏组件对质量分数3.0％的氯化钠溶液进行浓缩实验,考察膜管比例、组件长度以及空气隙宽度对膜蒸馏过程膜通量、造水比和热效率影响.实验结果表明,在原料液进料温度T1为40.0℃,T3为90.0℃,流量为10.0 L/h,气隙间隙为0.5 mm,换热管根数Nd/中空纤维膜根数Nm为2∶1时,膜通量为3.1 kg/(m2·h),造水比为4.3,热效率为85％.

关键词: 能量回收 , 膜蒸馏 , 盐水浓缩

TIPS法iPP中空纤维膜的拉伸性能研究

李凭力 , 黄卉 , 周蕾 , 吴浩赟 , 常贺英 , 王世昌

膜科学与技术

通过熔融共混等规聚丙烯(iPP)/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/邻苯二甲酸二辛酯(DOP)体系,采用热致相分离法(TIPS)制备iPP中空纤维膜,且在不同的拉伸温度及拉伸比下对中空纤维膜进行拉伸研究.对膜结构与透过性能进行了表征.采用环境扫描电子显微镜(SEM)对膜的内、外表面以及截面结构进行观测,发现拉伸后膜外表面的皮层以及膜结构得到有效改善.使用电子式万能试验机对中空纤维膜的拉伸强度进行了测试.随着拉伸温度和拉伸比的增加,膜的孔隙率、纯水通量以及拉伸强度均呈现先增大后减小的趋势.膜的孔隙率最大可提高35.3％,纯水通量提高了286.9％,拉伸强度可提高至6.86 MPa.nano-SiO2(纳米SiO2)添加的杂化膜经过拉伸后,孔隙率增大了46.8％,纯水通量提高了416.1％,拉伸强度提高了181.9％.研究表明:通过对iPP中空纤维膜进行拉伸处理,可以优化膜结构,并改善了膜表面皮层以及透过性能.

关键词: 等规聚丙烯 , 热致相分离 , 中空纤维膜 , 拉伸 , 透过性能 , 力学强度

热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜

安亚欣 , 李凭力 , 吴浩赟 , 常贺英

膜科学与技术

从聚偏氟乙烯(PVDF)/三乙酸甘油酯(GTA)/癸二酸二丁酯(DBS)体系中,采用热致相分离法,制备聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜.研究了铸膜液的组成:混合稀释剂中GTA的浓度、PVDF浓度,和纺丝条件:空气隙距离、水浴温度、挤出温度,对PVDF中空纤维膜的结构和性能的影响.结果表明:随着混合稀释剂中的GTA质量分数从30％增加至50％,膜的断面由双连续结构转变为变形的球晶与双连续共存的结构.低的PVDF浓度、长的空气隙距离、高的水浴温度,均利于膜水通量的提高,但膜对牛血清蛋白的截留率下降,拉伸强度减小.挤出温度升高,膜的水通量先增加后减小,截留率和拉伸先减小后增加.

关键词: 热致相分离法 , 聚偏氟乙烯 , 中空纤维膜 , 结构 , 性能