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《华东理工大学》 2012年
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陶瓷膜疏水改性与真空膜蒸馏过程模拟研究

刘典  
【摘要】:膜蒸馏是一种新型的膜分离过程,具有分离能力强、能耗低、资本投入少的特点,主要应用于海水淡化、污水处理等领域。虽然膜蒸馏技术得到了很大的发展,但其成规模的工业化生产还未形成。主要是因为膜蒸馏过程用膜要求较高,制膜成本过高,可选用材料过少;同时膜蒸馏过程传质阻力较高,传热效率低,传质传热过程机理研究还不够完善。 与其他三种常见膜蒸馏形式相比,真空膜蒸馏有较高的膜通量以及几乎可以忽略不计的热传导损失的特点。本文为了解决真空膜蒸馏用膜材料匮乏的现状,选用(CH3)2SiCl2作为改性液,将亲水性陶膜通过表面接枝聚合改性为疏水陶瓷膜。通过接触角测定表征,证明已达到改性效果。同时,还就陶瓷膜在改性液中的改性时间,改性次数,热处理时间,热处理温度,改性液浓度对改性效果的影响进行了研究。通过实验,最优的实验条件为:改性时间24h,改性次数3次,热处理时间24小时,热处理温度100摄氏度,改性液浓度0.1mol/L。 在陶瓷膜改性完成基础上,选用了NaCl水溶液作为实验物系进行真空膜蒸馏脱盐实验。实验结果表明,疏水改性后的陶瓷膜能够很好的实现NaCl水溶液的脱盐,脱盐率达到99.99%。在适宜的操作条件下,膜通量可达15.80 kg/m2·h。 本文还针对NaCl水溶液体系,建立起了真空膜蒸馏过程的传质传热模型,模拟计算操作条件与膜结构属性对膜通量的影响。将模拟结果与实验结果比较验证,两者在进料浓度低于10%以内能获得很好的一致性。 通过模拟计算分析,操作条件对膜通量影响如下:进料温度、流速以及真空度的提高将提高膜通量,进料浓度增大将降低膜通量;膜结构参数对膜通量影响如下:孔径与孔隙率的增大将提高膜通量,曲折因子与膜厚度增大将降低膜通量。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ028.8

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【参考文献】
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