多效膜蒸馏法高效浓缩尿素水溶液的研究

摘要

本文针对当前化肥厂深度水解解析处理尿素废水方法，从节能减排角度考虑，探索新型高效热回收多效膜蒸馏技术浓缩尿素水溶液。其中以低浓度尿素水溶液为介质进行基础研究，采用天津凯铂能膜工程技术有限公司供应的中空纤维膜组件为主体，依靠外部提供低能级热量及磁力泵为能量，换热器主体材料选用无孔中空纤维管，在常压状态下利用上述装置实现尿素水溶液冷进料模式浓缩该溶液，为工业应用提供实验依据和基础理论指导。
　　本课题通过造水比（PR）、通量（J）、尿素的脱除率（Ru）等参数对膜组件性能进行评价，分别用膜组件1、膜组件2两种中空纤维膜组件进行实验，并对膜进口温度（T3）、尿素水溶液进料总流量（F）、管进口温度（T1）及进料浓度（Wf）等实验条件进行研究并分析各自对评价参数影响。在长时间操作下完成浓缩和稳定性实验，同时膜进口温度略高涉及到尿素水解问题，利用pH计测量水解产物氨含量以确保尿素高回收率。最后利用AspenPlus软件模拟计算实际化肥厂尿素水解解吸技术，以蒸汽的形式得到能耗值。
　　研究结果表明膜进口温度升高促使造水比和通量均变大；进料总流量增大促使膜通量变大，造水比变小；管进口温度升高促使通量变小而造水比增大；进料浓度对分离效果影响较小，但浓度增大时造水比和膜通量略有下降。在所有实验中尿素的脱除率达到99.99％，操作时间达到25小时低浓度尿素水溶液可浓缩到40%，稳定性良好，同时高温膜进口温度对尿素水解量影响甚微，在实验研究中可达到造水比16、膜通量6.8L/(hm2)。对比实验中，膜组件1膜孔隙率相对于膜组件2较大，在膜进口温度和流量变化时引起的造水比、通量均相对较大；另外多效膜蒸馏技术相比深度水解技术耗能较小。

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第一章 文献综述

1.1 尿素废水概述

1.2 高效膜法水处理技术概述

1.3 基础理论分析

1.4 本课题现状、研究内容及意义

第二章 实验部分

2.1 实验材料

2.2 实验装置

2.3 分析方法

2.4 实验步骤

第三章 Aspen Plus 模拟尿素深度水解解吸

3.1 软件简介

3.2 流程模拟概述

3.3 计算结果

第四章 结果与讨论

4.1 正交实验分析

4.2 操作条件对分离过程影响

4.3 尿素水解影响

4.4 深度浓缩实验

4.5 稳定性实验

4.6 对比实验

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

符号说明

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