纳滤技术在海水淡化预处理中的研究

摘要

随着我国经济持续发展、人们生活水平日益提高，水资源供需矛盾日益突出，对生活用水的要求也越来越高。海水淡化是解决淡水危机的主要方法之一，但由于海水的硬度、浊度和总固溶物含量均非常高，因而导致淡化的能耗大、成本较高。 FTC(flow-throughcapacitor)新型脱盐技术具有低成本、低能耗等优点，已成为海水淡化技术的新亮点。但是，随着系统的运行，结垢离子浓度在电极表面不断增高，最终导致碳酸钙等难溶盐在电极表面沉积，影响电极的导电性，从而影响FTC的脱盐性能和使用寿命。因此为了保证电极具有长效性，要求进水基本不含二价和高价易结垢离子。纳滤膜软化作为一种新的水软化工艺，具有无污染、工艺简单、操作方便等优点。本文根据FTC脱盐技术进水要求，通过对纳滤膜分离性能及其影响因素的研究，开发了一种全新的利用纳滤膜作为FTC预处理的应用技术。 1.本文选择了HL1812纳滤膜对NaCl、KCl、Na2SO4、MgCl2、CaCl2及MgSO4等6种无机盐水溶液体系进行分离实验，考察纳滤膜分离性能随操作压力、料液浓度、无机盐种类等变化的影响及纳滤膜脱盐的稳定性，得到纳滤膜脱盐的一些规律。实验结果表明：纳滤膜对盐的脱除率随操作压力的增加而增加，并趋于定值；纳滤膜对盐的脱除率随电解质种类的不同而改变，相对而言，纳滤膜对二价或多价离子的脱除效果好，对一价离子的脱除效果的较差；纳滤膜对盐的脱除率随盐的浓度的增大而下降，但当盐的浓度很高时，脱盐率趋于一定值。 2.本文针对FTC海水淡化预处理的要求，对纳滤技术的工艺进行了系统研究，包括纳滤技术前处理、膜组合形式、操作条件及清洗方式的研究，提出了相应的最佳工艺方案。实验结果表明：操作压力对纳滤膜的水通量和脱除效果有直接的影响。当操作压力在0.9～1.0MPa时，纳滤膜的水通量和脱除效果最佳；保持合适的进料温度对纳滤膜的水通量和脱除效果有积极的影响。实验表明，进料温度为5～20℃为宜；通过调节进水的pH值，调整S&DSI饱和指数可以很好的防止难溶盐在膜上的沉积；物理冲洗方法对恢复纳滤膜的性能效果不佳，而采用酸清洗则有较好效果。 3.本文针对不同的海水淡化技术，采用相应的纳滤技术进行了海水淡化预处理研究，并进行了简单分析与评价。实验结果表明：通过对模拟海水的处理，发现纳滤膜对海水中的结垢离子有很好的脱除效果，对海水的TDS降低也有较好的表现，脱硬率为83％，脱盐率为35％，脱碱率为73％。一级纳滤出水可以满足反渗透海水淡化的进水要求，二级纳滤出水可以满足FTC电吸附脱盐的进水要求。研究表明，纳滤技术在海水淡化预处理中具有较好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1膜分离技术

1.2纳滤技术

1.2.1纳滤技术发展概况

1.2.2纳滤膜及其性能简介

1.2.3膜分离过程的传质模型

1.2.4纳滤技术的应用

1.3海水淡化预处理

1.3.1海水淡化预处理目的

1.3.2海水淡化预处理的作用

1.3.3海水淡化预处理的研究现状

1.4研究目的意义和内容

1.4.1研究目的意义

1.4.2研究的内客

第二章纳滤膜分离性能研究

2.1实验部分

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.1.3实验流程

2.1.4实验测定方法

2.2结果与讨论

2.2.1纳滤膜表面形态结构表征

2.2.2纳滤膜分离性能研究

2.3本章小结

第三章纳滤膜法海水预处理研究

3.1实验部分

3.1.1实验药品

3.1.2实验仪器

3.1.3实验流程

3.1.4实验测定方法

3.2结果与讨论

3.2.1纳滤膜法预处理的影响因素及工作参数研究

3.2.2纳滤膜法预处理工艺研究

3.3本章小结

第四章纳滤膜污染预防与清洗

4.1实验部分

4.1.1实验药品

4.1.2实验仪器

4.1.3实验流程

4.1.4实验测定方法

4.2结果与讨论

4.2.1纳滤膜污染的预防

4.2.2纳滤膜的清洗

4.3本章小结

第五章全文总结及延伸研究课题

5.1全文总结

5.2延伸研究课题

参考文献

作者攻读学位期间公开发表的学术论文、专著、科技成果

致谢

附录