【摘 要】
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膜蒸馏(MD)是依靠疏水膜两侧的蒸气压差进行分离的过程。膜蒸馏工艺在海水淡化、浓盐水处理等方面有广阔的发展空间,具备出水水质好、操作温度及压力低、设备体积小、可利用太阳能等清洁能源等优点。然而膜蒸馏工艺始终商业化应用较少,主要是由于膜通量低,其所用疏水膜面临膜污染和膜润湿的问题。因此改善膜蒸馏的传质过程及结垢情况成为膜蒸馏工艺中的研究热点。除了受到较多学者研究的膜改性,辅助工艺在实际应用中因其简单
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膜蒸馏(MD)是依靠疏水膜两侧的蒸气压差进行分离的过程。膜蒸馏工艺在海水淡化、浓盐水处理等方面有广阔的发展空间,具备出水水质好、操作温度及压力低、设备体积小、可利用太阳能等清洁能源等优点。然而膜蒸馏工艺始终商业化应用较少,主要是由于膜通量低,其所用疏水膜面临膜污染和膜润湿的问题。因此改善膜蒸馏的传质过程及结垢情况成为膜蒸馏工艺中的研究热点。除了受到较多学者研究的膜改性,辅助工艺在实际应用中因其简单高效而受到关注。本研究将气体鼓泡耦合到直接接触膜蒸馏(DCMD)工艺中,并研究其对膜蒸馏性能的影响,特别是在进水溶液为高浓度盐水时,鼓泡对膜蒸馏膜通量的增强效果及阻垢效果。实验中对鼓泡辅助直接接触式膜蒸馏工艺进行了工艺优化,包括优化运行参数及装置。在对膜通量的增强效果方面,以20 wt%Na Cl溶液为研究对象,发现气泡对膜蒸馏处理高盐水过程的膜通量有显著的增强效果,增强比可达到1.6以上。且通过运行参数的优化发现,鼓泡的增强效果在较高的进水温度及进水浓度时作用更加明显,但并不会随着进气流量和进水流量的提高而呈现线性增长,而是存在技术运行的最优值。同时,本文也着重考虑了膜蒸馏过程中的无机盐结垢问题,选取主要无机污染物Ca SO4、Mg SO4,通过浓缩实验,对比了加入鼓泡装置前后,两种典型无机盐污染物对膜蒸馏传质过程的影响,以及结垢行为的不同。从Ca SO4、Mg SO4的浓缩实验数据中可发现,气泡能够明显延缓晶体成核的诱导时间。本文在实验分析的基础上,对鼓泡耦合膜蒸馏对浓缩海水的处理效能进行了探究。选取模拟反渗透浓水(用于海水淡化的反渗透)及实际浓缩海水进行了运行实验,发现鼓泡可以提高水的回收率,并减少浓缩时间。实验最后,对浓缩实验后的膜进行了拉伸测试,发现引入鼓泡后,膜的机械性能总体受影响程度不大。
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