旋转流静止管式膜微滤的分离特性与工程应用研究

【摘要】： 旋转流静止管式膜微滤是十字流强化微滤的有效方法之一，但由于其受到旋转剪切流、轴向剪切流及径向渗透流的三维流场作用，其流场特性有待探索，其分离特性也有待深化认识。本文通过PIV激光测试系统首次对聚丙烯(PA)旋转流管式膜流场进行了实测，并利用SiO_2进行分离实验，比较两种不同的切向进料方式对过滤与分离的影响，并与普通十字流过滤进行比较，提出了旋转流膜管的再生方式。 首先通过采用先进的PIV测试系统，对旋转流膜器的径向环隙和切向环隙处的流场进行了实测，初步探讨了其流场特性，发现在无渗透流和有渗透流的情况下其流场并不相同，并与旋转动态膜的分离特性进行了比较。 第二、根据粒子的力平衡理论推导出旋转流中粒子不向膜面沉积的周向剪切速率及径向粒径的分布规律，并指出径向速度对粒子沉积的影响。 第三、采用SiO_2进行了分离实验，比较了直线相切进料和园弧相切进料两种形式在不同压力和不同浓度下对渗透通量的影响及浓度、压力等对过滤通量的影响规律；并与普通十字流微滤进行了分析比较，发现不管是直线相切进料还是园弧相切进料其在相同工况下的过滤通量都比普通十字流的过滤通量大。通过实验还发现旋转流中要达到一个高的稳定通量其操作压力与其它强化方法比较有变小的趋势。 第四、对旋转流静止管式膜的再生进行了实验比较，并提出了旋转流膜管可以通过卸压再生，以减少膜管每次使用后的冲洗、反吹等辅助时间，采用该种方法再生的膜管其渗透通量完全能满足要求，当循环使用一定次数后再进行或冲洗或反吹或更换新膜管。 最后、将以上的研究成果应用于脱落酸(ABA)的三芯过滤分离中，发现其效果非常显著，提高过滤通量约40％，而且还降低了能耗。