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中空纤维复合膜脱除水中有机物的渗透汽化过程研究

史洪武  
【摘要】: 含有有机物的废水,如果直接排放到环境中,会造成环境污染,例如,废水中乙酸乙酯含量过高可直接影响水质的COD值,降低处理剂净化的功效,甚至导致废水处理剂中毒,所以必须严格监控废水中有机物的含量,而膜渗透汽化技术适用于废水中少量有机物的脱除。中空纤维膜具有装填密度大、比表面积大和自支撑等优点,日益受到研究者的重视。 本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层材料制备PDMS/PVDF中空纤维复合膜,用于乙酸乙酯/水、乙酸甲酯/水、乙酸正丙酯/水、乙醇/水和丙酮/水体系的分离。实验证明,此膜具有较好的渗透汽化性能。 将PDMS/PVDF中空纤维复合膜用于乙酸乙酯—水体系的分离,考察了料液温度、料液浓度、料液流速对渗透汽化过程的影响。研究表明,乙酸乙酯渗透通量随料液温度、浓度及流速的增加而增大;分离因子随着料液温度、料液流速的升高而增大,而随料液浓度呈现先增加后减小的趋势。利用Wilson图解法确定膜阻及液相传质系数,并获得传质准数关联式;传质阻力分析表明,液相阻力为该传质过程的控制阻力。 采用PDMS/PVDF中空纤维复合膜对乙酸甲酯-水、乙酸正丙酯-水进行分离,并与乙酸乙酯-水体系的渗透汽化性能进行比较。实验结果表明:乙酸甲酯和乙酸正丙酯的渗透汽化性能符合一般规律;在相同条件下,乙酸甲酯的通量大于乙酸乙酯的,而两者分离因子的关系呈现不同趋势。 采用PDMS/PVDF中空纤维复合膜对丙酮-水、乙醇-水体系进行渗透汽化分离,并与乙酸乙酯-水体系的渗透汽化性能进行了比较。得出如下结论:乙醇和丙酮的渗透汽化性能符合一般规律;在相同的操作条件下,三者通量的顺序为:乙酸乙酯>丙酮>乙醇,分离因子的顺序为:乙酸乙酯>丙酮>乙醇。


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