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膜蒸馏(MD)是正在发展中的一种新型膜技术,在浓海水的淡化、含盐水的浓缩、高盐水的资源化处理等方面具有潜在应用前景。本研究使用具有高孔隙率、高疏水特性PTFE中空纤维膜,设计并研制出渗透侧负压气隙式膜蒸馏(V-AGMD)装置。通过考察在负压条件下的气隙式膜蒸馏性能、在不同进料温度、流速、盐浓度及冷凝液温度条件下,V-AGMD和AGMD的运行性能比较,以及通过正交试验,进行V-AGMD和AGMD的最优运行条件的考察等,所得结论如下：1.研究使用具有高孔隙率、高疏水性的PTFE中空纤维膜,并设计出新型的膜元件,此膜元件以多孔的中空纤维膜内腔为待蒸发含盐溶液的流道,用无孔的中空纤维内腔为冷凝水的流道,用于构建气隙式膜蒸馏(AGMD)装置,该装置最大程度避免了膜的亲水化现象发生,提高了膜元件使用寿命,为膜蒸馏过程的稳定运行、过程放大应用奠定基础。2.通过在渗透侧辅加真空泵,所设计的负压-气隙式膜蒸馏装置,用于膜蒸馏的蒸发实验。在进料液温度为80℃,盐浓度为0.0253%,冷凝液温度为20℃时,随进料液流速由2增加到4 L/min, PR和η分别提高了15.25%和11.99%；在进料液流速4 L/min,温度50℃下,PF和GOR分别增加了24.96%和14.29%。该结果说明有效地提升了AGMD的运行性能。该试验结果表明,负压-气隙式膜蒸馏装置能有效提高膜蒸馏过程的蒸发通量(PF)、热效率(η),增益膜蒸馏的输出比率(GOR)和性能比(PR)。3.通过正交实验,获得了不同操作条件下的最优值。在进料液温度80℃,流速4 L/min,盐浓度0.0253%。在此条件下,获得了最高的PF和η。在进料液温度为70℃,流速2 L/min,盐浓度1.6335%的条件下,获得了AGMD过程最高的PR和GOR值。对于V-MEMD过程,在80℃、4 L/min、0.0253%的条件下获得了最优的PF、η和PR的值,而最优的GOR则在80℃、2L/min、4.4825%的条件下获得。进一步设计出的具有多级能量回收功能的多效膜蒸馏(MEMD)装置,用于对含盐水溶液的膜蒸馏试验研究。试验结果表明：在高能耗的V-MEMD过程中辅加一级能量回收单元,能有效地提高V-MEMD的渗透流量并降低能耗；同时设计了具有三级能量回收单元的V-MEMD装置,并进行二种装置运行性能的比较,所得结论如下：1.所设计的具有一级能量回收单元的V-MEMD膜蒸馏过程,试验结果表明：PF, PR和GOR均有所提升,能耗(EC)/m3有所下降。与一级的V-MEMD过程相比,三级的V-MEMD过程,具有更高的运行性能并降低能耗,有效地提高了V-MEMD过程的效率。2.对于具有三级能量回收单元的V-MEMD膜蒸馏过程,当进料流速400L/hr,渗透侧真空度0.085MPa,进料温度80℃和盐浓度为5.71%时,其V-MEMD过程的PF, PR和GOR均有明显提高。3.对于具有三级能量回收单元的V-MEMD膜蒸馏过程,当进料盐浓度由5.71%上升到19.60%时,V-MEMD过程对潜热明显提高,热能回收率在17.32%与34.92%之间,电能回收率则提高到86.85%到91.50%之间。4.实验结果表明,与一级的V-MEMD过程相比,三级的V-MEMD过程有更高性能和更低的能耗,且引入能量回收过程有效地提高了V-MEMD过程的效率。