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膜蒸馏过程探讨

吕晓龙

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.03.001

讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性.提出水膜阻力概念,认为疏水膜材料结构的优化与膜蒸馏工艺有关.提出鼓泡膜蒸馏方法,在热流体中鼓入空气气泡,由气液两相流效应来强化热流体的扰动.提出透气膜蒸馏方法,通过气体的吹扫夹带作用,使膜孔内水蒸气的传质由低效的扩散转为高效的对流机理.提出曝气膜蒸发方法,利用不同温度的空气吸湿原理进行膜曝气.将膜蒸馏过程与化学除硬度、超滤耦合,可除去结垢性钙镁离子;将膜蒸馏过程与气浮絮凝过程耦合,可除去有机污染物,实现高倍率浓缩.提出多效膜蒸馏方法,膜组件兼有蒸发与换热功能,使膜蒸馏过程中的水蒸气冷凝与原水加热过程耦合,可以实现低成本的膜蒸馏过程.

关键词: 膜蒸馏 , 疏水膜 , 超疏水性 , 水膜阻力 , 膜过程 , 工艺耦合

渗透膜结晶法结晶木瓜蛋白酶

张新妙 , 左俊芳 , 魏可贵 , 马润宇

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2008.05.019

用中空纤维微孔疏水膜进行木瓜蛋白酶的渗透膜结晶,研究温度和不同pH的缓冲溶液对木瓜蛋白酶静态渗透膜结晶的影响,优化木瓜蛋白酶渗透膜结晶的结晶条件.通过监控结晶溶液中木瓜蛋白酶浓度随时间的变化,考察沉淀剂和添加剂对结晶过程的影响,并对晶体进行尺寸分布分析.结果表明,对于木瓜蛋白酶的渗透膜结晶,在15~32℃下,以pH 4.7的乙酸盐为缓冲溶液,在沉淀剂(硫酸铵和磷酸钠)质量分数4%时,制备出质量较好的木瓜蛋白酶晶体.添加剂PEG600和PEG4000的加入提高了溶剂跨膜通量,改善了晶体质量.

关键词: 膜结晶 , 木瓜蛋白酶 , 疏水膜 , 结晶条件

PVDF疏水中空纤维膜的膜蒸馏含盐废水处理性能研究

武春瑞 , 刘东 , 陈华艳 , 贾悦 , 王暄 , 吕晓龙

功能材料

利用新型高通量聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜,对石化企业废水经反渗透(RO)处理的浓排水进行减压膜蒸馏(VMD)处理实验.研究了RO浓排水流速、温度和冷侧真空度对VMD过程中PVDF膜性能的影响,考察了PVDF膜在VMD法RO浓水浓缩过程中的性能变化.结果表明,原液流速对膜性能无明显影响;原液温度或冷侧真空度提高都会使膜的产水通量明显上升,而产水电导保持稳定.在冷侧真空度为-0.095MPa、原液温度70℃、流速0.66m/s的条件下,经15.2h实验,将RO浓排水浓缩20倍,膜的产水通量从25.8L/(m2*h)降低至11.8L/(m2*h),产水电导低于4霺/cm,脱盐率高于99.99%,产水CODCr值约30mg/L.经过5次浓缩实验后,PVDF膜的通量和产水电导均保持稳定.

关键词: 减压膜蒸馏 , 聚偏氟乙烯 , 疏水膜 , 中空纤维膜 , 废水处理

魔芋葡甘聚糖基缓释膜材料的结构表征

刘毅 , 张艳 , 兰晶 , 柯百胜 , 王勖 , 余文洁 , 钱虹 , 姜发堂

高分子材料科学与工程

以魔芋葡甘聚糖和大豆油为原料通过碱催化制备魔芋葡甘聚糖脂肪酸酯疏水膜(F-KGM);采用紫外-可见分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪、十八角静态激光光散射仪、X射线衍射仪、热分析仪和扫描电子显微镜对其进行结构表征。结果表明,F-KGM的重均分子量(-Mw)为3.653×106g/mol,明显高于KGM的1.619×106g/mol,魔芋葡苷聚糖与脂肪酸分子形成酯键,KGM经酯化后,改变了原有的晶体结构,结晶度降低,具有更高的热稳定性,分子乳化融合流延成膜过程中发生分子自组装行为,形成性质稳定且具有良好疏水性能的缓释膜材料。

关键词: 魔芋葡甘聚糖 , 脂肪酸 , 疏水膜 , 缓释

用于膜蒸馏苦咸水淡化的PTFE疏水膜实验研究

吕海莉 , 田瑞 , 杨晓宏 , 马淑娟

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.01.013

利用目前国内生产的PTFE疏水膜,以自来水、盐水溶液作工质进行了多层并接气隙式膜蒸馏实验,比较了几种膜的分离性能,研究了料液温度、料液流量、浓度对膜渗透通量的影响,各种膜的通量稳定性及污染情况.实验结果表明:4#膜在长期自来水、盐水实验中通量、电导率都较稳定,特别是在后期实验中,通量最大;而孔径大、涂层薄的1#膜在前期实验中通量较大,而随运行时间增长,通量有所下降,特别是盐水实验中,截留率低,电导率高,因此不适合淡化苦咸水用,综合来看4#膜性能较好.实验后各种膜表面的污染情况较严重,都有黄色沉积物.

关键词: 疏水膜 , 膜通量 , 膜组件 , 膜污染

高疏水表面的聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法研究

张如意 , 吕晓龙 , 汪洋 , 武春瑞 , 陈华艳 , 贾悦 , 王暄 , 高启君

膜科学与技术 doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.05.003

采用稀溶液相转化法制备出小粒径的聚偏氟乙烯(PVDF)粒子,然后通过超滤方法将其涂覆在PVDF基膜表面上,得到了高疏水性表面的PVDF疏水膜.初步考察了凝固浴组成和凝固浴温度等稀溶液相分离条件对PVDF粒子的形成以及疏水膜性能的影响.结果表明,通过稀溶液相转化方法可以在基膜表面构建微纳米结构,凝固浴组成对改性疏水膜的表面微纳米结构影响很大,以质量分数为60% DMAc水溶液为凝固浴条件下得到的疏水膜接触角最高,达到144.9°,较基膜的接触角80°显著提高;凝固浴组成对疏水膜的透气系数和透水压力也有影响,透水压力由0.24 MPa提升至0.28 MPa;凝固浴组成对改性后疏水膜的孔径没有明显影响;随着凝固浴温度的升高,接触角呈增大趋势.

关键词: 聚偏氟乙烯 , 相转化 , 疏水改性 , 接触角 , 疏水膜

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

武春瑞 , 吴刚 , 陈华艳 , 贾悦 , 王暄 , 吕晓龙

功能材料

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.

关键词: 真空膜蒸馏(VMD) , 聚偏氟乙烯(PVDF) , 中空纤维膜 , 疏水膜 , 膜组件

用于电镀废水处理的PVDF中空纤维更新液膜性能的评价

贾悦 , 郑丁杰 , 吕晓龙

高分子材料科学与工程

采用实验室自制疏水微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,以2-乙基己基磷酸(D2EHPA)为载体、磺化煤油为溶剂配制成萃取剂、以硫酸为反萃剂,研究了中空纤维更新液膜萃取过程对镍离子的去除效果。考察了油水相比、不同操作模式、液相温度等系统运行条件及中空纤维和膜组件结构参数对镍离子去除率的影响。3h实验结果表明,油水相比为1∶50,废水与萃取剂混合液流经组件管程的操作模式下镍离子去除率达32.1%;增大纤维内径、减小纤维壁厚利于加速传质;优化的组件装填密度为26.9%,去除率达46.2%,增加组件长度也有助于镍离子的去除。

关键词: 中空纤维更新液膜 , 聚偏氟乙烯 , 疏水膜 , 电镀废水 , 萃取

聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究

林汉阳 , 武春瑞 , 吕晓龙

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.02.008

为提高疏水膜的疏水性能,使其可在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用.采用溶液相转移法制备超疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜,考察了铸膜液中PVDE和非溶剂(低分子二醇类化合物PG)的浓度对膜润湿性能的影响.结果表明,通过改变铸膜液中PVDF、PG的浓度,能使PVDF膜的表面静态接触角从75.1°提高到161.7°,滚动角仅为15.8°.还研究了PVDF复合膜的制备条件对膜润湿性能的影响,结果表明,在一定的非溶剂浓度范围,增加复合膜涂覆液中非溶剂PG的加入量,有利于得到较高的复合膜表面接触角,但膜丝在涂覆液中的浸泡时间也需要相应延长.当非溶剂PG的质量分数为39.1%、浸泡时间为50 s时,复合膜表面接触角达到了155°.

关键词: 聚偏氟乙烯 , 疏水膜 , 超疏水化 , 接触角 , 表面改性

甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶及疏水性能研究

陈利君 , 江元汝 , 张漩卓一 , 陈隆

涂料工业 doi:10.3969/j.issn.0253-4312.2012.04.007

用甲基三乙氧基硅烷对硅溶胶进行疏水改性.研究了在不同温度下,不同甲基三乙氧基硅烷含量对硅溶胶的改性效果.用浸渍提拉法和自流法在玻璃表面制成了疏水膜.采用傅里叶红外光谱、差热-失质量测试仪及接触角测试仪等测试方法对疏水膜进行了检测分析及疏水性能的表征.结果表明:在40℃,有机硅单体质量分数为9%时,甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶相容性良好,在玻璃表面涂膜前后光学性能无明显变化,涂膜玻璃片表面的疏水性有了大幅的提高.

关键词: 硅溶胶 , 硅烷偶联剂 , 疏水膜 , 玻璃表面改性

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