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。     

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。     

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。     

内置转盘式膜-生物反应器处理污水的工艺条件研究

对内置转盘式膜-生物反应器(SRMBR)处理污水工艺进行了研究.进水COD 160～368 mg/L时,出水COD在运行1d后降低到20 mg/L以下,去除率大于90%;转盘式膜组件的转速在0～25 r/min范围内,平衡膜通量随转速增大而快速增加,继续增大转速则平衡膜通量的增加变得不显著;在一定范围(0～1min)内延长停抽时间有助于缓解膜污染;SRMBR在较低的气水比(15∶1)下运行,也可达到较高的平衡膜通量.研究表明,SRMBR在最佳组合操作条件(转速为25r/min,抽/停为9min/1min,气水比为15∶1,抽吸压力为25kPa)下运行,其平衡膜通量高达53.75L/(m²·h).     

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。     

微塑料对膜蒸馏处理含锑高盐废水性能影响研究

研究了微塑料在膜蒸馏过程中不同温度、pH、微塑料浓度和微塑料粒径条件下对含锑高盐废水的处理性能及机理.结果表明,随着进料液温度的升高,饱和蒸汽压的增加提高了传质动力,不含微塑料时膜通量由17.4 L·m^-2·h^-1提高至20.7 L·m^-2·h^-1,通量提升了18.9%,含有微塑料时膜通量由15.6 L·m^-2·h^-1提高至18.5 L·m^-2·h^-1,提升了18.6%;pH由3增大至11时,由于重金属锑在不同pH条件下的价态变化及静电排斥作用,重金属锑截留率由98.2%提升至99.6%;微塑料浓度的增加会降低膜通量,提高锑截留效果,这可能是微塑料对溶液中重金属锑的吸附作用及微塑料在膜表面的积聚产生的筛分效应引起的.     

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.     

热耦合渗透蒸馏分离酸洗废水中HCl的传质研究

采用膜蒸馏分离废水中的HCl时常伴生着水蒸气的传质,影响HCl的分离效果。为抑制水的传质,文章考虑采用热耦合渗透蒸馏,建立了利用实验结果计算总传质系数和选择性分离系数的方程,分析了HCl-H2O体系气液平衡关系及跨膜传质推动力。研究结果表明,升高料液温度或增大料液流速均能提高HCl的总传质系数,但却降低了选择性分离系数;废水为盐酸和硫酸混合液时,能够抑制水蒸气的传质,且硫酸浓度越大,抑制作用越明显,能够同时提高总传质系数和选择性分离系数;废水中含有氯盐时,同离子效应和离子的水化作用产生的盐析效应能够抑制水蒸气的传质,提高选择性分离系数。     

萜烯生产废料中长叶烯的分离

为实现废物资源化利用的最大化,采用先水蒸气蒸馏后减压蒸馏的方法从萜烯生产废料中先后分离出甲苯和长叶烯,并以蒸馏温度、真空度、蒸馏时间为影响因素,设计了三因素三水平的正交试验,试验结果表明蒸馏温度对于长叶烯残留量的影响最大,而蒸馏时间影响最小。此外,采用单因素试验与气相色谱分析相结合的方法,研究了各影响因素对长叶烯分离效果的影响,并确定试验的最佳反应条件为蒸馏温度230℃、真空度-0.6 MPa、蒸馏时间30min,此时长叶烯的残留量低于2.0%,而分离出的长叶烯纯度达99%以上,可用于合成香料,且蒸馏后的废料中基本不含甲苯,减少了其对环境的污染。     

分体式膜-生物反应器在废水处理中的工艺条件

对分体式膜-生物反应器(RMBR)处理废水进行了研究.进水COD_Cr:312～584mg/L,RMBR的出水CODCr在运行4d后＜15 mg/L并稳定.向生物反应器添加0.5g/L(混合液)的粉末活性炭(PAC)后出水COD_Cr＜4.22mg/L.膜侧污水流速在0.9～1.9m/s范围内,临界膜通量随膜侧污水流速的增大而增大.添加PAC,组合添加PAC和Al₂(SO₄)₃·18 H₂O均可有效提高临界膜通量.在膜侧流速1.9m/s的条件下,临界膜通量从72L/(m²·h)分别增至76L/(m²·h)和81 L/(m²·h)在22℃～30℃范围内,每升高1℃可提高膜通量1.9%.在连续运行100d中,RMBR可在无任何物理,化学清洗的条件下运行14d而透膜压力无增大,膜通量不降低.对于已污染的膜,水清洗、水碱共间清洗、水碱酸共同清洗可分别恢复至新膜膜通量的47%、83%、94%.