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膜蒸馏过程中的膜润湿现象研究

吴霞  
【摘要】:膜蒸馏技术以其可在稍高于常温下操作、低能耗、高选择性等优势受到关注,在分离技术领域得到越来越多的应用,如果汁、中药提取液浓缩等。但是当待处理溶液中含有表面活性剂等组分时,膜蒸馏的疏水膜可能被润湿。这一现象会从量、质两方面影响膜蒸馏的效果。现有的膜润湿研究基本上是关于CO2吸收过程的,几乎没有学者关注过膜蒸馏过程中的膜润湿现象。 本文首先以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水溶液为介质,研究表面活性剂对膜的润湿作用及其对膜蒸馏过程跨膜通量的影响。考察了SDBS溶液质量分数以及温度对膜润湿深度的影响,并比较了PVDF及PTFE两种材质膜对表面活性剂的抗润湿性。结果表明:浸润时间一定时,SDBS溶液质量分数越大、温度越高,膜的润湿深度越深,跨膜通量也下降得较快。在浸润时间较长的情况下,膜的润湿深度不随SDBS溶液质量分数的变化而变化。PTFE膜比PVDF膜抗表面活性剂润湿性能好。 其次,以乙醇及柠檬烯的水溶液为介质,观察有机溶液对膜的溶胀作用导致的膜润湿以及此作用对膜蒸馏过程跨膜通量的影响。结果表明:有机溶液质量分数较低时,质量分数越高,膜的溶胀越严重,因此浸润深度越深。当有机溶液质量分数超过一定值时,膜可能瞬间溶胀了,膜溶胀程度不再随质量分数或浸润时间的增加而增加。如果膜孔径较大,溶胀就快。PTFE膜比PVDF膜抗溶胀的效果好一些。 此外,建立了半经验半理论的膜浸润模型,并以此预测了溶液中含有润湿成分浓度小于临界胶束浓度时,膜蒸馏通量变化的基本趋势。


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