膜蒸馏去除水中Cr(Ⅵ)研究

构建PVDF中空纤维疏水膜为膜组件的膜蒸馏装置对100 mg/L的实验室Cr(VI)废水进行处理。研究了不同温差条件下膜通量变化情况、膜通量及产水电导率随时间变化情况、进出水Cr(VI)浓度变化情况及长周期运行条件下的膜通量变化情况。实验结果表明:随着温差的增大,膜通量保持增长趋势,当冷热侧温差达35℃以上时,膜通量增长速率放缓,兼顾经济与效率计,冷热侧温差以35℃为宜;在实验周期内,膜通量在8.21~8.36 kg/(m2·h)变化,电导率维持在3.8~3.9μS/cm;产水的六价铬浓度12 h之内稳定在0.026~0.03 mg/L,随着膜蒸馏实验的进行,产水浓度开始增大,但均在0.5 mg/L排放标准以下;168 h的长周期实验过程膜通量维持在8.1~8.35 kg/(m2·h),产水电导率维持在3.7~4.3μS/cm,说明以PVDF中空纤维疏水膜为核心的膜蒸馏技术对Cr(VI)具有稳定的去除效果。     

PVDF复合膜在循环冷却排污水回用处理中的应用

采用自制PVDF亲水/疏水性复合膜,对循环冷却排污水回用处理进行真空膜蒸馏实验。结果表明:膜通量随原水温度和冷侧真空度提高而明显上升,在原水温度70℃、冷侧真空度0.09 MPa、料液流速4 cm/s条件下,膜通量达到19.65 L/(m2.h);原水温度、冷侧真空度对产水电导率影响较小,系统的产水电导率稳定在5μS/cm左右,除盐率保持在99.8%以上;随着浓缩倍数的增加,膜通量逐渐降低,产水电导率有所上升;采用药剂软化预处理,有利于提高膜通量和高浓缩倍数下的稳定运行;自制PVDF复合膜表面疏水性(接触角130°)强,膜通量大,产水水质优良、机械强度(爆破强度0.54 MPa,抗拉强度26.8 MPa)大,用于循环冷却排污水回用处理中实用性较强。     

低阻陶瓷膜组件回收烟气水热试验研究

采用陶瓷膜组件进行了烟气水分及余热的回收实验,研究了膜间距(20、25、34 mm)、冷却水温度(15～35℃)、冷却水流量(50～170 L/h)和陶瓷膜平均孔径(50、100 nm)对膜组件水热回收性能的影响。结果表明:膜组件间距的减小、冷却水流量的提高和冷却水温度的降低均能有效提高陶瓷膜对烟气的水热回收性能;减小陶瓷膜的孔径能有效提高陶瓷膜的水通量和水回收效率,但对热通量的影响较小;在实验工况下,陶瓷膜的水、热通量以及水回收效率的最高值分别为29 kg·m-2·h-1、65 MJ·m-2·h-1和46%;与平直翅片换热器和螺旋板换热器相比,陶瓷膜组件的阻力因子较小,烟气在膜组件的阻力因子仅为0.005 9。     

臭氧-CNT膜改性联用工艺阈通量及膜污染分析

采用碳纳米管(carbon nanotube,CNT)对聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)中空纤维超滤膜进行改性,结合臭氧预氧化技术,考察了臭氧-CNT膜改性联用工艺的阈通量及膜表面污染情况.结果表明,原膜阈通量为45 L·(m~2·h)~(-1),联用工艺下阈通量为81 L·(m~2·h)~(-1),联用工艺相对原膜阈通量提高了约80%;且联用工艺的污染速率最低,约为0. 001 37k Pa·min-1·L-1·m~2·h.相同臭氧投量与CNT负载量下,对比联用工艺阈通量与临界通量运行情况,得出阈通量下运行过水量高于临界通量运行,表明阈通量下运行能够缓解膜污染,延长膜组件的运行时间.膜污染碳平衡实验结果表明,采用CNT对膜改性后,膜组件的纳污能力与可恢复性得到明显提高,臭氧氧化能够进一步提高CNT改性膜组件的可恢复性,大幅提高其过水性能和使用时间.     

浓盐水超声减压膜蒸馏参数优化及污染控制实验研究

采用聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维疏水膜材料制成的膜组件,对浓盐水超声减压膜蒸馏过程进行研究。以膜蒸馏通量为评价参数,研究了温度、真空度、流速、超声频率和超声功率5个影响因子,实验表明膜蒸馏通量随温度和真空度的增大而增大;膜蒸馏通量随流速和超声频率的增加而增大,但增加到一定值后膜蒸馏通量随着流速和超声频率的增大趋势减弱。膜污染的主要成分以Ca CO3和Na Cl为主,采用5%的盐酸溶液对膜的外层清洗30 min,然后用蒸馏水冲洗30 min可使膜通量恢复到95%。研究表明超声减压膜蒸馏,不仅能提高膜蒸馏通量,还能提高出水水质。     

真空膜蒸馏处理循环冷却水的试验研究

基于提高循环冷却水的处理效率,并探寻新的电去离子预处理工艺,利用自制中空纤维膜组件,考察了真空膜蒸馏过程参数对产水水质的影响.结果表明,在试验范围内,料液流量(7.21～18.98 L/h)、热侧温度(52℃～73℃)、冷侧真空度(0.055～0.087MPa)对产水水质影响不大,电导率在5μS/cm以下,总硬度小于1 mg/L(以GaCO3计),UV254在0.02～0.04之间,TOC在0.05～0.5 mg/L之间,去除率分别达到99.8％、99.85％、93.71％、99.65％,可以达到电去离子的进水水质要求;预软化可以提高出水水质;浓缩倍数增大到20倍,电导率由1.72 μS/cm上升到3.73 μS/cm,Ca2+浓度、UV254、TOC等指标变化不大,采用真空膜蒸馏可望实现循环冷却水的零排放.     

聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能优化

采用相转化的方法制备聚砜支撑层,在其表面进行界面聚合得到聚砜-聚酰胺正渗透复合膜。系统研究了聚砜浓度、溶剂比例、支撑层厚度对膜性能的影响,并且优化了测试条件(如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液浓度)。结果表明,在聚砜含量为w=12%、NMP与DMF质量比为3∶1、刮膜厚度为150μm、膜面流速为2.47 cm/s、反向错流方式下,聚砜-聚酰胺正渗透膜性能为:FO模式下,水通量为12.69 L/(m~2·h),反向盐通量为5.55 g/(m~2·h);PRO模式下,水通量为21.48 L/(m~2·h),反向盐通量为9.18 g/(m~2·h)。此外,原料液温度升高和驱动液浓度增加有利于提高膜的性能。正渗透复合膜的形貌和表面粗糙度通过SEM和AFM进行表征。     

空气隙膜蒸馏膜污染控制实验研究

采用空气隙膜蒸馏组件,采用美国进口膜,以自来水、伞盖3号原水和苦咸水为工质,实验分析了膜污染情况,结果显示:料液无旋转时,自来水间歇累计运行32 h后出现污染;质量分数分别为20%和50%的盐水8 h后传质通量降低到最初通量32%和12%;3号原水瞬时产生污染,经砂滤处理后为苦咸水,传质通量比原水提高4倍～5倍,运行8h后通量下降到初始通量的6%。削弱膜污染方法采用最优参数的三向旋转入流组件(α=70°、δ=2 mm、β=45°),自来水进入污染期由32 h推迟到65 h,传质通量比无旋转增大近20%;采用具有分水盘的并接式空气隙膜组件,开槽2 mm膜污染较严重,开槽3 mm的膜通量比无旋转入流传质通量平均增大60%,两种组件设计形式均可提高膜通量,一定程度缓解了膜污染的产生。     

机械清洗膜组件对膜通量影响的初步研究

试验设计了强化机械清洗膜组件M1和机械清洗膜组件M2,通过正交试验考察了污泥浓度、曝气量、运行膜通量和抽吸时间:间歇时间对2组膜组件的膜过滤特性的影响.结果表明,M1膜组件可以弱化不利条件如高污泥浓度(MLSS)、高运行膜通量和低曝气强度的影响;曝气量和运行膜通量是影响膜比通量的主要因素;并得到一组较佳的操作条件组合:污泥浓度6g/L、曝气量0.5m³/h、抽吸时间和间歇时间的比为12:1.在此条件下长期运行试验表明,M1和M2膜通量均可以维持在40L/(h·m²).通过测定2组膜组件的阻力分布,表明机械清洗可以大大减弱膜面泥饼层污染.     

淡化西部苦咸水膜蒸馏强化实验研究

膜蒸馏实验用喷嘴结构对膜蒸馏的通量有较大影响。为了强化其影响作用,实验研究了包括喷嘴形状、进水管与所在圆周中心距离、喷嘴前端距膜面距离对膜通量的影响,得出结论可以通过调节这些参数改变膜通量。     

臭氧-CNT膜改性联用工艺阈通量及膜污染分析

采用碳纳米管(carbon nanotube,CNT)对聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)中空纤维超滤膜进行改性,结合臭氧预氧化技术,考察了臭氧-CNT膜改性联用工艺的阈通量及膜表面污染情况。结果表明,原膜阈通量为45 L?(m2?h)-1,联用工艺下阈通量为81 L?(m2?h)-1,联用工艺相对原膜阈通量提高了约80%;且联用工艺的污染速率最低,约为0.00137k Pa?min-1?L-1?m2?h。相同臭氧投量与CNT负载量下,对比联用工艺阈通量与临界通量运行情况,得出阈通量下运行过水量高于临界通量运行,表明阈通量下运行能够缓解膜污染,延长膜组件的运行时间。膜污染碳平衡实验结果表明,采用CNT对膜改性后,膜组件的纳污能力与可恢复性得到明显提高,臭氧氧化能够进一步提高CNT改性膜组件的可恢复性,大幅提高其过水性能和使用时间。     

气态膜吸收分离二甲胺水溶液的研究

利用自制的高效中空纤维膜组件,通过气态膜吸收法分离二甲胺水溶液.在本实验范围内,把总传质系数和二甲胺脱除率作为评价因素,对影响传质效果的3个因素进行了正交实验.从实验数据可以看出,进口温度升高使得总传质系数与脱除率增大,流速增大使得脱出率下降而总传质系数增大,初始进口浓度对总传质系数与脱除率影响不大.单因素实验得出传质效果最佳的条件为:二甲胺溶液进口温度为45℃,二甲胺溶液流速为0.08m·s-1,二甲胺溶液初始进口浓度为3000×10-6.结果表明二甲胺溶液进口温度是最显著的影响因素,二甲胺溶液流量的影响次之,二甲胺溶液初始进口浓度影响不显著.通过膜组件稳定性实验,了解到膜组件运行550h性能依然很高.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

真空膜蒸馏法再生烟气脱硫废液的实验研究

复合型甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对烟气SO2具有良好的吸收性,其废液再生循环利用技术的研究进一步完善了烟气脱硫设备节能减排之需。实验采用聚丙烯中空纤维疏水膜组件为再生器,用真空膜蒸馏法再生吸收了SO2的MDEA富液,着重研究了废液温度变化对其再生率和蒸馏通量的影响,用气相色谱法测得废液在各实验温度下的再生色谱图,从而确定了废液的最佳再生温度为70℃,此时再生率可达98%。     

超声强化减压膜蒸馏工艺影响因素的实验研究

以浓盐水为研究对象,选取进料液温度、真空度、进料液流速、超声频率和超声功率5个影响因素,对超声强化减压膜蒸馏工艺中膜通量的影响进行实验研究。实验结果表明:浓盐水超声强化减压膜蒸馏工艺的最佳操作条件为:进料液温度75℃,真空度0.080 MPa,进料液流速1 741 cm/min,超声频率40 k Hz,超声功率500 W。对聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)两种中空纤维膜进行平行操作条件比对,证明聚丙烯(PP)的膜通量优于四氟乙烯(PTFE)。实验还对最优操作条件下的膜通量衰减规律以及膜表面污染情况进行了分析,表明PP膜的膜通量随时间的延长呈现出一定程度的衰减,当实验装置连续运行1 200 min后,出水电导率从最初的10μs/cm逐渐增加到3 ms/cm,截留率从最初的99.98%下降到96.40%。通过扫描电镜-能谱分析膜表面污染元素为Si、Al、Ca、Mg、Fe、Na、Cl、K等常见海水元素,结晶物主要为CaCO3和NaCl。综上所述,利用超声强化减压膜蒸馏工艺进行浓盐水资源化,具备技术可行性和良好的应用前景。     

玻璃纤维编织管覆膜改性及其动态膜生物反应器研究

对玻璃纤维编织管进行了覆膜改性,并依托于玻璃纤维编织管开发了一种新型的栅式膜组件及其动态膜生物反应器.研究表明,覆膜改性前,玻纤编织管动态膜组件的稳定通量仅为4 L/(m2.h),跨膜压差为0.02 MPa;覆膜改性后,玻纤编织管动态膜组件的膜通量可达到16 L/(m2.h),跨膜压差为0.01 MPa;经过水力清洗和碱洗后再次运行,膜通量可达到17.1 L/(m2.h),而跨膜压差最低仅为0.003 MPa.覆膜膜液浓度为1∶4时反应器在膜通量为14.29 L/(m2.h)时稳定运行长达51 d.按阻力增长速率计算,膜通量可保持稳定运行275 d左右.同时出水效果良好,COD和NH4+-N的处理效果平均值分别为81.96%和83.66%,其中动态膜的去除率分别为21.01%和3.61%.此外,覆膜改性的玻纤编织管估算价格约为40~60元/m2,低于传统有机膜.     

增湿除湿太阳能海水淡化系统的试验研究

基于增湿-除湿原理,设计了一种新型的太阳能海水淡化装置,该装置包含太阳能空气集热器、太阳能热管集热器、横管蒸发器、竖管冷凝器以及冷却水箱。介绍了各部件的尺寸结构和工作原理,研究了影响系统产水量的各因素。结果表明:热海水温度、进口空气流量以及冷凝海水流量对产水量影响较大,而一定范围内环境温度的变化对产水量影响较小。数据显示,系统的产水率和效率分别为5.79×10-4kg/kJ和43.5%。     

操作条件对超滤膜运行经济稳定性能的影响

采用正交实验的方法对棕榈油生产废水二级处理出水的超滤工艺条件进行考察和优化,并用膜通量衰减系数、平均跨膜压差及产水量各自加权相加所得综合指标来表征不同超滤操作条件下膜运行的经济稳定性能。正交试验结果表明,减小膜表面流速和产水率,提高处理废水温度均有利于系统经济稳定地运行;各运行参数对综合指标影响的大小顺序为:膜表面平均流速>产水率>温度;在保证出水质量的前提下,最佳组合操作条件为膜表面平均流速0.7m/s,产水率80%,废水温度30℃。     

不同因素对平板膜污泥浓缩工艺膜污染演变的影响研究

以临界通量表征膜污染趋势,利用响应面模型考察污泥浓度、膜间距和曝气量对上下层膜组件的膜污染影响,发现响应面模型具有较好的显著性和拟合性,且污泥浓度、膜间距和曝气量均对上下层膜组件膜污染有显著影响。同时发现,随着污泥浓度的增加上下层膜组件临界通量大幅下降;而在不同污泥浓度下,曝气量和膜间距的变化对上下层膜组件膜污染的变化有不同的影响。利用模型模拟获得了不同污泥浓度下的最优化参数,在四段式平板膜污泥浓缩中试运行中获得了较好的效果。     

光热光电驱动的海岛型太阳能海水淡化装置研制与性能分析

针对偏远海岛淡水资源和常规能源缺乏问题,综合利用光热与光伏驱动,通过技术设计、数学计算、传热传质、模拟测试、性能分析等程序研制一种适用于海岛的太阳能海水淡化装置。并在光热模式、光热光伏模式、电加热模式下测试了装置的性能。实验结果表明:1）淡化装置在光热模式下的平均产水速率为225 mL/h,在光热光伏模式下的平均产水速率为332 mL/h,比光热模式提高了47.6%,而电加热模式平均产水速率可达到1910 mL/h,反映了中高温太阳能集热管的重要性;2）淡化装置的最佳实验条件为:蒸发舱温度为103℃,冷却水温度为41℃,环境温度为30℃,在此条件下的瞬时产水量高达2389 mL/h,各因素的影响程度顺序为蒸发舱温度>冷却水温度>环境温度;3）淡化装置在光热和光热光伏模式下的单位面积产水量分别为2172,1167 mL/（m2·d）,太阳能蒸馏过程的最小热耗为2.03 kW·h/m3。