流体流动状态对超滤效率及膜污染的影响

超滤技术作为膜分离技术的一种,由于具有效率高、能耗低等优点已经被多种行业广泛应用.但是,浓差极化和膜污染却极大降低膜分离效率,成为制约膜分离技术推广应用的重要因素.解决和减轻浓差极化和膜污染的方法有很多,本文着重于流体流动状态对浓差极化和膜污染的影响进行了论述.     

膜分离技术应用于给水处理中的膜污染研究

针对膜分离技术应用于给水处理系统中的膜污染问题进行了研究.结果表明,采用亲水性的膜进行给水处理,膜污染可以分为浓差极化污染、可清除污染和不可清除污染三大部分,根据达西方程计算膜分离过程中的阻力,其中膜本身阻力占总阻力的51.2%,浓差极化阻力占21.9%,而可清除污染阻力和不可清除阻力相对较小.因此,在给水膜分离系统中若通过优化操作条件减小浓差极化污染,就可达到改善膜污染的目的.     

温度对正渗透工艺性能的影响

正渗透技术是一种以渗透压差为驱动力的新型膜分离工艺。温度是影响正渗透过程的关键因素。为考察温度在工艺运行中的重要作用,研究了温度对正渗透膜特性及工艺性能的影响,探讨通量衰减机制。结果表明,温度影响汲取液动态稀释、浓差极化和膜污染等的效应程度,进而影响正渗透性能。高温能够明显增加水通量和回收率,且汲取液温度影响比原料液显著。因此,合理优化温度条件是降低能耗提高正渗透性能的有效途径。     

膜材料与生物蛋白质相互作用的测定及膜污染的研究

超滤技术具有设备简单,操作容易,处理效率高、可在低温或常温下运行及省能等特点,已在生物工程产品提取、纯化、医药工业,食品工业与环境保护等方面得到广泛应用,但在膜的长期使用过程中,常常发现膜的渗透通量仅是纯水通量的2～10％,也就是说,膜的水力学通过阻力增大10到50倍,这是由于浓差极化和蛋白质或胶体在膜表面及孔内壁吸附所致。一般来讲,浓差极化不会给膜的透水量带来不可逆的变化,但蛋白质或胶体在膜表面及孔内壁的吸附(通称膜污染)会给膜性能带来不可恢复的衰减。超滤膜有两个特性影响膜的污染,(1)膜的物理化学性质,包括荷电性,亲水性等;(2)膜表面孔隙率与形态,典型的超滤膜表面孔隙率较低,从0.3％到15％左右,因此,局部(孔附近)产生的浓差极化较宏观平均浓差极化大得多。膜污染控制有如下方法:(1)选择膜材料或进行预处理;(2)料液预处理;(3)调节操作条件。因此,膜材料与溶质间的相互作用是影响膜污染的主要因素。本文采用液相色谱法来测定膜材料与溶质的相互作用,将膜材料作为固定相,以水为流动相,将不同的溶质作为样品注入。这样,具有较强排斥作用的样品,将具有较短的保留时间,而排斥作用较小,吸附作用较强的样品,则具有较长的保留时间,以重水作为标准物,则可得到不同材料对不同溶质的相互作     

超滤处理工业废水和城市废水

本文的目的旨在评价超滤在工业用水和城市用水回用中的潜在作用。 超滤的许多研究工作是用膜对废水进行处理。它是一种选择性膜分离法,分离的程度不仅决定于溶质的分子尺寸,悬浮颗粒或乳化颗粒的大小,而且还受其他一些因素的影响,如膜表面的浓差极化等。因此,认真地分析了解废水的性质对于超滤的成功应用是至关重要的。     

超声振动强化膜分离过程机理的研究

膜分离过程中的浓差极化现象是影响膜分离效果的主要因素之一 ,本文探索了利用超声振动的方法来强化膜分离反应过程。首先建立了其动力学模型 ,然后通过试验对其强化机理进行了深入的探讨 ,以达到经济、高效地提高膜分离效果的目的。     

超声振动强化膜分离过程机理的研究

膜分离过程中的浓差极化现象是影响膜分离效果的主要因素之一，本文探索了利用超声振动的方法来强化膜分离反应过程。首先建立了其动力学模型，然后通过试验对其强化机理进行了深入的探讨，以达到经济、高效地提高膜分离效果的目的。     

粉末活性炭对膜过滤性能的影响

向一体式膜生物反应器中投加粉末活性炭(PAC),可以显著提高膜的过滤性能,有效缓解膜的污染.研究结果表明:投加PAC的吸附作用减少了由于胞外聚合物(EPS)而引起的膜污染;膜表面PAC颗粒的存在减小了浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度,提高了过滤物质的传递速率;膜表面形成的PAC层还可过滤微生物和胶体颗粒,减少了它们到达膜表面的数量.     

粉末活性炭对膜过滤性能的影响

向一体式膜生物反应器中投加粉末活性炭（PAC），可以显著提高膜的过滤性能，有效缓解膜的污染。研究结果表明：投加PAC的吸附作用减少了由于胞外聚合物（EPS）而引起的膜污染；膜表面PAC颗粒的存在减小了浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度，提高了过滤物质的传递速率；膜表面形成的PAC层还可过滤微生物和胶体颗粒，减少了它们到达膜表面的数量。     

陶瓷膜污染过程分析与膜清洗方法优化

采用膜孔径为50 nm的陶瓷膜错流过滤方式,对碱性高浓度有机洗涤废水进行9个周期的膜通量衰减及反向脉冲清洗再生实验研究.通过设计膜污染阻力构成实验,测算膜污染总阻力及其构成比例.实验结果表明,膜固有阻力比例较低,浓差极化污染较弱,Rt和Rc+Rirt污染阻力稳定性较高,膜堵塞形式兼有孔内堵塞和滤饼过滤；选择质量分数0.1％的稀盐酸和0.2％的草酸溶液膜清洗效果均较好,清洗时间为3 min,脉冲时间和频率为3 s/5 s.     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为0.8μm,0.2μm和50nm的无机微滤膜，考察了不同情况下膜的过滤阻力分析情况，对于造纸黑液，当浓度较低时，过滤阻力由膜阻力，吸附阻力，堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制，当浓度较高时，吸附阻力起主要作用，过滤1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明，不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的，孔径越小则吸附阻力越小，但浓差极化阻力会显著增加。     

无机微滤膜过滤阻力的研究

本文采用孔径为 0 .8μm、0 .2 μm和 5 0nm的无机微滤膜 ,考察了不同情况下膜的过滤阻力分布情况。对于造纸黑液 ,当浓度较低时 ,过滤阻力由膜阻力、吸附阻力、堵孔阻力和浓差极化阻力共同控制 ;当浓度较高时 ,吸附阻力起主要作用。过滤 1g/L聚乙二醇溶液的试验结果表明 ,不同孔径膜的过滤阻力构成是不同的 ,孔径越小则吸附阻力越小 ,但浓差极化阻力会显著增加     

微通道湍流促进器强化平板MBR的CFD数值模拟

采用CFD中的Standard k-ε湍流模型模拟微通道湍流促进器在平板膜生物反应器中的5种不同放置位置及其6种不同形状对膜生物反应器流体动力学性能的影响,通过定性和定量分析附加微通道湍流促进器后平板膜生物反应器中的流体速度、静压、湍流动能、湍流耗散率和剪切力性能指标的变化。从模拟结果可得出,附加微通道湍流促进器的平板膜生物反应器的流体动力学性能要优于无湍流促进器的流体动力学性能,且梯形微通道湍流促进器双面平行放置于平板膜生物反应器时增加流体速度、湍流动能和剪切力且湍流耗散率和静压增加幅度较小,并在微通道湍流促进器附近有涡的产生,从而有效抑制膜表面滤饼层的形成,减缓浓差极化和减轻膜污染。     

正渗透中驱动溶质反渗模型的建立与实验验证

<正>渗透过程能够有效运行的一个前提条件是要求驱动溶质反向扩散的通量非常小。为了深入了解正渗透过程中驱动溶质反渗对膜分离过程的影响,以现有的浓差极化模型为基础,建立正渗透过程不同操作模式下驱动溶质的反渗通量以及膜通量的数学模型。为证明模型的准确性,以Na Cl为驱动液做一组序批式实验,测出不同初始渗透压下的水通量和反渗通量,将实验值与模型预测值比较,发现模型的预测结果与实验结果高度吻合。     

曝气速率对附加微通道湍流促进器SMBR流体动力学性能的影响

从CFD数值模拟和PIV实验两方面研究5种不同曝气速率对附加微通道湍流促进器的浸没式平板膜生物反应器中的流体动力学性能的影响,对膜面上液相流速和剪切力随曝气速率的变化进行了分析。从CFD模拟结果与PIV实验结果均可得出,曝气速率为0.5 m/s时附加微通道湍流促进器的浸没式平板膜生物反应器的流体动力学性能要优于其他曝气率下的流体动力学性能,且速度和膜面剪切力平均偏差率分别为7.49%和14.19%。PIV实验验证了CFD模拟过程中模型和边界条件的合理性。这也表明当曝气与微通道湍流促进器结合在一起,更易于在微通道湍流促进器附近产生旋涡和加强流体的湍流程度,从而有效抑制膜表面滤饼层的形成,减缓浓差极化和减轻膜污染。     

混凝对正渗透过程中抗生素去除特性及膜污染的影响

为探明混凝预处理对正渗透去除抗生素的影响以及混凝对后续膜处理的影响,选用PAC、FeCl_3、Al_2(SO_4)_3对正渗透原料液进行混凝预处理,考察了混凝预处理对正渗透水通量、NaCl返混通量、抗生素截留率及膜污染的影响。结果表明:混凝预处理对正渗透过程中膜污染程度的影响由原料液中HA残留量以及Zeta电位共同决定;经混凝预处理后,原料液中腐殖酸残留量越多,正渗透过程中所形成的滤饼层越厚,原料液Zeta电位绝对值越低,形成的滤饼层越密实。滤饼层的形态影响正渗透的浓差极化作用,进而影响正渗透的运行特性及抗生素的截留效果,同时决定了膜清洗的难易程度。     

膜生物反应器运行过程的膜污染防治研究进展

膜生物反应器（MBR）作为一种新型的污水处理和回用技术,近年在基础研究和实际应用领域都得到了广泛关注,但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有彻底解决,因此,主要从膜的性质、活性污泥混合液的特性和膜分离操作条件三方面,系统论述了MBR中膜污染的影响因素,总结了国内外减缓膜污染的技术措施,并展望了MBR的发展前景。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

正渗透膜过滤特性及污染物截留性能

采用Na Cl为汲取液溶质,研究正渗透膜分离过程中膜朝向、汲取液溶质浓度和错流速率对膜过滤性能的影响,以及正渗透膜对Na Cl、生活污水和垃圾渗滤液的污染物截留性能。结果表明,活性层朝向汲取液(AL-DS)时水通量(Jw)明显大于活性层朝向原料液(AL-FS)时,但随时间下降较快;Jw和溶质反向扩散通量(Js)均与汲取液溶质浓度正相关,但非线性增加,原因与内浓差极化有关;Jw同样与错流速率正相关,但随错流速率增加不明显。以葡萄糖为汲取液溶质时,正渗透膜对Na Cl的截留率能够达到90%以上。相同汲取液浓度下,处理生活污水时的Jw略大于垃圾渗滤液。正渗透膜对2种废水的污染物截留效果均较好。处理生活污水时,总有机碳和总氮的平均截留率分别为82%和90%以上;处理垃圾渗滤液时则分别能达到77%和95%以上。正渗透膜对渗滤液中的二价离子(钙、镁)的截留率达到98%以上。