負壓-氣隙式和多級膜蒸餾裝置及其于含鹽水蒸發(fā)過程的研究.pdf

1、膜蒸餾(MD)是正在發(fā)展中的一種新型膜技術(shù)，在濃海水的淡化、含鹽水的濃縮、高鹽水的資源化處理等方面具有潛在應(yīng)用前景。本研究使用具有高孔隙率、高疏水特性PTFE中空纖維膜，設(shè)計并研制出滲透側(cè)負壓氣隙式膜蒸餾(V-AGMD)裝置。通過考察在負壓條件下的氣隙式膜蒸餾性能、在不同進料溫度、流速、鹽濃度及冷凝液溫度條件下，V-AGMD和AGMD的運行性能比較，以及通過正交試驗，進行V-AGMD和AGMD的最優(yōu)運行條件的考察等，所得結(jié)論如下:

2、>　　1.研究使用具有高孔隙率、高疏水性的PTFE中空纖維膜，并設(shè)計出新型的膜元件，此膜元件以多孔的中空纖維膜內(nèi)腔為待蒸發(fā)含鹽溶液的流道，用無孔的中空纖維內(nèi)腔為冷凝水的流道，用于構(gòu)建氣隙式膜蒸餾(AGMD)裝置，該裝置最大程度避免了膜的親水化現(xiàn)象發(fā)生，提高了膜元件使用壽命，為膜蒸餾過程的穩(wěn)定運行、過程放大應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　2.通過在滲透側(cè)輔加真空泵，所設(shè)計的負壓-氣隙式膜蒸餾裝置，用于膜蒸餾的蒸發(fā)實驗。在迸料液溫度為80℃，鹽濃

3、度為0.0253％，冷凝液溫度為20℃時，隨進料液流速由2增加到4 L/min，PR和η分別提高了15.25％和11.99％;在進料液流速4 L/min，溫度50℃下，PF和GOR分別增加了24.96％和14.29％。該結(jié)果說明有效地提升了AGMD的運行性能。該試驗結(jié)果表明，負壓-氣隙式膜蒸餾裝置能有效提高膜蒸餾過程的蒸發(fā)通量(PF)、熱效率(η)，增益膜蒸餾的輸出比率(GOR)和性能比(PR)。
　　3.通過正交實驗，獲得了不同

4、操作條件下的最優(yōu)值。在進料液溫度80℃，流速4 L/min，鹽濃度0.0253％。在此條件下，獲得了最高的PF和η。在進料液溫度為70℃，流速2 L/min，鹽濃度1.6335％的條件下，獲得了AGMD過程最高的PR和GOR值。對于V-MEMD過程，在80℃、4 L/min、0.0253％的條件下獲得了最優(yōu)的PF、η和PR的值，而最優(yōu)的GOR則在80℃、2 L/min、4.4825％的條件下獲得。
　　進一步設(shè)計出的具有多級能量回

5、收功能的多效膜蒸餾(MEMD)裝置，用于對含鹽水溶液的膜蒸餾試驗研究。試驗結(jié)果表明:在高能耗的V-MEMD過程中輔加一級能量回收單元，能有效地提高V-MEMD的滲透流量并降低能耗;同時設(shè)計了具有三級能量回收單元的V-MEMD裝置，并進行二種裝置運行性能的比較，所得結(jié)論如下:
　　1.所設(shè)計的具有一級能量回收單元的V-MEMD膜蒸餾過程，試驗結(jié)果表明: PF，PR和GOR均有所提升，能耗(EC)/m3有所下降。與一級的V-MEMD過

6、程相比，三級的V-MEMD過程，具有更高的運行性能并降低能耗，有效地提高了V-MEMD過程的效率。
　　2.對于具有三級能量回收單元的V-MEMD膜蒸餾過程，當(dāng)進料流速400L/hr，滲透側(cè)真空度0.085 MPa，進料溫度80℃和鹽濃度為5.71％時，其V-MEMD過程的PF，PR和GOR均有明顯提高。
　　3.對于具有三級能量回收單元的V-MEMD膜蒸餾過程，當(dāng)進料鹽濃度由5.71％上升到19.60％時，V-MEMD過程