多效膜蒸馏用于浓缩多种无机盐水溶液和反渗透浓水

摘要

膜蒸馏技术具有操作条件温和、截留率高、可利用低品位热源、可处理高浓度盐水溶液等优点，被广泛应用于脱盐、海水淡化及无机盐料液或废水浓缩处理等研究。基于中空纤维气隙式膜蒸馏组件、具有内部潜热回收功能的多效膜蒸馏过程无需负压操作，不易造成膜泄露，膜组件的使用寿命显著延长，而且能够提供高达6-15的造水比，节能效果显著。多效膜蒸馏过程为膜蒸馏过程的大型工业化提供可能，因而代表着膜蒸馏过程的未来发展方向。
　　本论文利用中空纤维气隙式多效膜蒸馏组件进行浓缩处理无机盐水溶液的实验研究，研究料液中无机盐浓度在0.5％~40%之间变化时对膜通量和造水比的影响。实验结果表明，料液浓度升高，膜通量和造水比总体呈下降趋势。造成膜通量和造水比下降的因素包括料液蒸汽压、粘度、扩散系数、比热容和热导率随浓度的变化，但蒸汽压下降是主要影响因素。钾盐、铵盐、硫酸盐、硝酸盐的浓度升高对膜通量和造水比影响较小，而盐酸盐、镁盐的浓度升高对膜通量和造水比影响较大。即使如此，对于所有测验的浓度为18%的料液，膜通量值均在2.30L?m-2?h-1以上，造水比均在6.5以上，这至少相当于9效蒸发器的节能效果。整个实验期间膜组件性能良好，所有研究的无机盐的截留率均在99.9%以上。
　　由于海水淡化厂副产浓盐水中含有钙镁离子及硫酸根离子，多效膜蒸馏法深度浓缩过程中易出现沉淀，从而导致膜污染甚至膜泄露等问题。本文对海水淡化厂的浓盐水进行选择性脱钙研究。结果表明：加入草酸钠可以有效地脱除浓盐水中的钙离子，随着加药量（草酸钠的加药量与化学计量值的比值）的增加而增加。在45℃下，加药量为1.2时，钙离子的脱除率为95%，与此同时整个脱钙实验中镁离子的损失率几乎为零。利用多效膜蒸馏技术可以将草酸钠脱钙后的5.4°Bé的浓盐水浓缩至24°Bé左右的过程中膜组件表现出较好的截留率和造水比。因此，利用多效膜蒸馏过程也可实现对脱钙后反渗透浓盐水进行深度浓缩，从而可以显著提高提高水的利用率、减少浓缩液的排放，为后续化学资源的综合利用提供便利。
　　本研究表明多效膜蒸馏技术可以处理多种无机盐水溶液和反渗透浓盐水的深度浓缩，为实现多效膜蒸馏技术用于盐水溶液浓缩的规模化提供基础数据。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2常用无机盐水溶液浓缩技术简介

1.3膜蒸馏技术的简介

1.4膜蒸馏技术的应用

1.5膜蒸馏技术的研究现状

1.6本文的研究内容

第二章 多效膜蒸馏技术的简介

2.1多效膜蒸馏的简介

2.2多效膜蒸馏过程中的传热传质

2.3多效膜蒸馏过程中的性能参数

第三章 多效膜蒸馏技术用于深度浓缩多种无机盐水溶液

3.1 实验材料与方法

3.2无机盐水溶液的沸点和粘度

3.3结果与分析

3.4本章小结

第四章 多效膜蒸馏技术用于反渗透浓盐水的深度浓缩

4.1反渗透浓盐水的预处理脱钙研究

4.2脱钙后反渗透浓水的深度浓缩与资源利用

4.3本节小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2 展望

参考文献

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致谢