反滲透法超純水制備過程CFD模擬及優(yōu)化設計.pdf

1、反滲透技術由于具有分離、純化、濃縮等功能，以及能耗低、設計制造容易、操作簡單、環(huán)境友好等特點，被廣泛地應用于水處理、化工、醫(yī)藥、環(huán)保、生物、電子等領域。在反滲透膜使用過程中，有很多因素會影響膜的使用壽命。本文通過對螺旋卷式膜用于反滲透法超純水制備過程的分析，提出影響該過程膜的有效使用壽命的主要因素有以下三條:1、進水水質(zhì)（主要是硬度的影響）;2、進水操作條件（主要是水流速度）;3、膜組件自身結(jié)構(gòu)。
　　針對反滲透膜對進水水質(zhì)的要求

2、，研發(fā)了一種改進型硬度在線監(jiān)測儀，該硬度儀以國家標準硬度測定法為滴定原理，將顏色傳感器采集的顏色RGB值轉(zhuǎn)換為HSB值，增強了判斷滴定終點的準確性;該硬度儀還具有測量范圍廣，精度高等特點。采用硬度在線監(jiān)測儀，探究進水硬度對卷式膜有效使用壽命的影響。通過CFD模擬結(jié)合實驗探究的方法，探索了螺旋卷式膜組件的結(jié)構(gòu)、操作條件等因素對反滲透法超純水制備過程中膜的有效使用壽命的影響，在此基礎上，進行了反滲透法超純水制備過程的優(yōu)化設計，提高了膜分離效

3、率，延長了設備的使用壽命。
　　本文通過CFD技術，對卷式膜組件進行二維數(shù)值模擬，直觀地展現(xiàn)出膜內(nèi)流場的變化。流場模擬結(jié)果表明:對無隔網(wǎng)卷式膜，入口速度增加，膜通道內(nèi)的壁面剪切應力及壓降均增大。在進口速度相同的情況下，膜通道內(nèi)鋪有隔網(wǎng)的流動邊界層厚度明顯小于沒有隔網(wǎng)情況下的流動邊界層，通道內(nèi)的隔網(wǎng)增加了傳質(zhì)效果，有效地增加膜的使用壽命;膜組件的結(jié)構(gòu)對膜通道內(nèi)流體的流動有影響，有隔網(wǎng)膜組件中流體在通道內(nèi)流動混亂程度就比無隔網(wǎng)膜通道的

4、大，且隔網(wǎng)前后有渦流形成，渦流的存在可使溶液中各組分混合程度增大，形成濃差極化的趨勢減小，膜污染的程度就相應減小。
　　本文對反滲透法純水制備系統(tǒng)進行了工藝設計，包括純水工藝前處理、純水工藝一級反滲透、純水工藝二級反滲透、純水工藝后處理，并對無隔網(wǎng)卷式膜組件進行了運行結(jié)果測試。通過長期運行，當運行時間超過80小時后，得到純水的電導率超過5 us/cm，此時可認為膜性能失效。最后，分別對膜組件的進水參數(shù)和構(gòu)型進行了優(yōu)化設計，通過綜合