膜蒸馏作为一种可利用低品位热源实现分离过程的新型膜技术,可用于海水淡化、脱盐、浓缩及易挥发性组分回收等分离过程。其具有分离效率高,操作简单等优点,是未来实现低碳低能耗分离的高新技术之一。本文通过制备聚丙烯共混膜,探究混合稀释剂对成膜过程影响并进行真空膜蒸馏实验,利用计算流体动力学(CFD)模拟软件对膜蒸馏过程进行模拟验证并探究膜蒸馏组件放大的最优化设计。主要研究内容及结论如下:(1)混合稀释剂中DOP的加入减小了聚合物与稀释剂之间的相互作用,形成了连续性蜂窝状的膜孔结构并使膜表面的缝隙逐渐消失;随着稀释剂中DOP含量的不断增大,膜的平均孔径不断增大,由0.154μm增大到了 0.365μm,透气性由0.1641 L/(cm2·min)增大到了 0.5925 L/(cm2·min);膜孔结构的改变同时影响了膜的液体透过压的变化,液体透过压呈现先增大后减小的变化趋势,从0.23 MPa逐渐增大到0.33 MPa随后又下降到0.31 Mpa。(2)对制得的共混膜进行真空膜蒸馏实验,探究实验操作条件对膜蒸馏渗透通量及截留率的影响。实验发现随着进料流量不断增大,膜蒸馏渗透通量由12.68 kg/(m2·h)逐渐增大直到15.73 kg/(m2·h),流速对通量的影响相对较小;随着料液温度由30℃增大到80℃,膜的渗透通量由0.26 kg/(m2·h)增大到17.38 kg/(m2·h),说明温度对渗透通量影响很大;随着渗透侧真空度由0.05 MPa增大到0.09MPa,渗透通量从0.39kg/(m2·h)增大到13.75 kg/(m2·h),在膜可承受范围内,真空度越大渗透通量越大。(3)利用计算流体力学模拟软件对真空膜蒸馏过程进行模拟计算。通过自行编写UDF对实验结果进行验证,模拟结果表明在不同进料温度、进料流量以及渗透侧真空度的影响下,模拟值与实验值均高度吻合,拟合后的相关系数均大于0.99,编写的UDF可用于膜组件放大化模拟。(4)对平板真空膜蒸馏组件进行放大设计后,模拟发现当有效过滤面积为0.025 m2时,平板膜组件最佳长宽比为1:2,组件内通道高度为7.5 mm,此时渗透通量可以提高2.7%;通过在组件内部增加隔板以加快料液互相渗透,模拟结果表明隔板最佳高度为3 mm,隔板间距为40 mm,优化后的膜组件渗透通量达到了 6.53 kg/(m2·h),相比初始膜组件提高了 10.3%。