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多效膜蒸馏技术用于果汁和炼油废水浓缩处理的研究

王焕  
【摘要】:膜蒸馏是一种将膜技术与蒸馏技术相结合的新型分离过程,利用膜两侧的蒸汽压差为传质推动力使挥发性组分蒸发并扩散至膜的另一侧,从而达到分离的目的。本论文的一个部分是利用自制的具有高效内部热量回收功能的多效膜蒸馏组件对西瓜汁、梨汁、柚子汁、苹果汁等果汁进行了浓缩实验,考察了进料温度、浓度、流速对膜通量、造水比的影响。实验结果表明,果汁加热温度升高时膜通量和造水比随之增加;料液流速增加会使膜通量增加,而造水比随之降低;料液浓度增加,膜通量和造水比均降低。选用温度为75℃左右的热水作为低品位热源对这四种果汁分别做了浓缩实验。新榨果汁浓度约为8-10°Brix,经多效膜蒸馏浓缩后浓度可达55-60°Brix。在浓缩过程中的平均膜通量为3L/(m~2·h),造水比约为7。选取苹果汁做了2个月的长期膜稳定性实验,结果表明,所用膜组件没有出现明显的性能下降,没有观察到膜泄漏现象。本论文的另一个部分是利用多效膜蒸馏浓缩经反渗透浓缩后的炼油废水,实验结果表明利用此方法在操作温度为90℃时,可以将废水浓缩至20倍,在浓缩过程中造水比为6.8-10.2,相当于真空操作下的8-12效蒸发的节能效果;膜通量最大为4.5-6.5L/(m~2·h);蒸馏出的淡水水质较高,电导率在5.8-8.6μs/cm,CODcr值小于40mg/L,经简单处理后可以用作锅炉用水。经多效膜蒸馏深度浓缩后的炼油废水可以进一步通过蒸发结晶处理得到固体废盐,固体废盐可以进行填埋处理,从而实现炼油废水的深度浓缩和零排放。总之,多效膜蒸馏过程具有高效节能的特点,无需高温高压和负压操作,并可以提供很高的料液浓缩倍数,因而为料液浓缩和废水处理提供了新的途径。


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