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《天津工业大学》 2008年
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聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能初步研究

吴刚  
【摘要】: 中空纤维膜及组件结构是影响膜蒸馏性能的关键因素,通过膜和组件结构的调节,可有效的提高膜蒸馏过程的产水通量。目前关于膜蒸馏过程的研究多集中于对不同应用过程及过程机理研究,对膜、组件结构与膜蒸馏性能关系的研究大多是通过构建或利用已有模型进行理论分析和预测,系统性实验研究较少。本实验采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,以3.5wt%的NaCl水溶液为测试液,分别进行直接接触膜蒸馏(DCMD)和真空膜蒸馏(VMD)脱盐过程研究,重点考察了膜及组件的结构参数对膜蒸馏性能的影响。 结果表明:DCMD过程通量随盐水温度和流速的提高而明显上升,冷侧循环水流速对通量没有明显影响;过程通量随PVDF中空纤维膜壁厚增加而降低,但膜丝内径对通量的影响相对较小;随着膜蒸馏组件中膜丝装填密度或组件长度增加,组件产水通量降低,但组件的总产水量则明显提高。采用内径1.0mm,壁厚0.1mm的中空纤维膜,制成长21cm,装填密度10.8%的膜蒸馏组件,在热侧温度70℃、冷侧温度30℃、两侧流体流速均为0.1m/s条件下,产水通量达到19.8kg/m~2.h。 VMD过程通量随着盐水温度和冷侧真空度的提高而迅速增加,盐水流速对通量没有明显影响;随着壁厚的增加,过程通量明显降低,而内径的变化对通量几乎没有影响;随着膜蒸馏组件中膜丝装填密度或组件长度增加,组件单位面积的产水量降低,但组件的总产水量有所提高。采用内径1.0mm,壁厚0.1mm的中空纤维膜,制成长21cm,装填密度10.8%的膜蒸馏组件,在盐水温度70℃、流体流速0.66m/s、冷侧真空度0.095MPa条件下,产水通量达到21.8kg/m~2.h。 在以上实验过程中,两种膜蒸馏过程的脱盐率均保持在99.99%以上,产水电导低于4μS/cm,几乎不受膜、组件结构及操作条件的影响。 提出了浸没式真空膜蒸馏的设计思路,通过对铸膜液配方、芯液组成和纺丝工艺条件的调整,制备出了浸没式真空膜蒸馏过程专用外压式抗压型PVDF中空纤维膜,并研究了膜结构对其性能的影响。得到了抗压强度大于0.12MPa(70℃)且膜蒸馏通量为5.8kg/m~2.h(70℃、0.095MPa),脱盐率99.99%的浸没式膜蒸馏过程专用PVDF中空纤维膜。
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ028.8

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