炭膜在膜蒸餾NaCl水溶液中的應(yīng)用.pdf

1、全球淡水資源匱乏日益嚴(yán)重，海水淡化是解決這一問(wèn)題的有效途徑，而膜蒸餾作為一種新型海水淡化方法越來(lái)越引起人們的重視，它采用疏水性微孔膜將兩種不同溫度的料液隔開(kāi)，在膜兩側(cè)蒸氣壓差的作用下，揮發(fā)性組分以蒸氣形式透過(guò)膜孔，并在膜冷側(cè)冷凝成液相，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離或提純的目的。膜蒸餾所用設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，除鹽率高，較低的溫度下即可進(jìn)行，這些都有可能使得淡化水的成本降低，因而研究膜蒸餾海水淡化過(guò)程N(yùn)aCl水溶液機(jī)理十分必要。 由于炭膜是一

2、種多孔疏水性膜，且孔徑分布均勻，適合做膜蒸餾水溶液的實(shí)驗(yàn)用膜。所以本論文開(kāi)展了炭膜在膜蒸餾海水淡化中的應(yīng)用研究，論文在對(duì)炭膜進(jìn)行性能表征的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)考了察炭膜進(jìn)行膜蒸餾的可行性，在此基礎(chǔ)上，將優(yōu)選的炭膜用于膜蒸餾NaCl水溶液過(guò)程中，考察操作參數(shù)對(duì)通量和截留率的影響，得出較優(yōu)化的操作條件。研究結(jié)果表明焦煤炭膜較適合真空式膜蒸餾，而無(wú)煙煤炭膜適合直接接觸式膜蒸餾。過(guò)程通量隨進(jìn)料溫度、真空度的升高和進(jìn)料流量的增大而增大；隨料液中NaCl濃

3、度的增大而減小；通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到將炭膜進(jìn)行膜蒸餾實(shí)驗(yàn)時(shí)較優(yōu)化的操作工藝條件為：溫度為60℃、流量為40L·h-1、濃度為20g·L-1(海水氯化鈉濃度相當(dāng))、真空度為0.5MPa。 在以上實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本論文根據(jù)炭膜孔徑分布特點(diǎn)，確定膜蒸餾過(guò)程氣體在膜內(nèi)擴(kuò)散由努森擴(kuò)散(Knudsendiffusion)與粘性流(Poiseuilleflow)共同控制，并首次嘗試將膜孔徑對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型與膜蒸餾跨膜傳質(zhì)模型結(jié)合，建立了NaCl水溶