减压膜蒸馏法淡化海水的研究

摘要

膜蒸馏是近几年发展起来的一种新型膜分离技术，由于它具有其它膜分离技术所不具备的优点，可望成为一种廉价的高效分离技术，受到各界的普遍关注。本文利用生物化工研究所自制的聚偏氟乙烯(PVDF)疏水微孔膜，进行了膜蒸馏法海水淡化的研究，设计出膜蒸馏.提镁除硬-超滤.膜蒸馏耦合工艺淡化海水的工艺。
　　 考察不同操作条件对膜通量的影响。实验结果表明随着冷侧真空度及料液流量、温度的提高，膜的渗透通量增加。料液温度和冷侧真空度的提高对膜通量影响最大。还考察了组件结构对膜通量的影响，结果表明随着装填密度和组件长度的增加膜通量下降，产水量增加。
　　 采用膜蒸馏法对海水进行一级浓缩，分析不同浓缩倍数时的通量衰减情况。结果表明将海水浓缩3倍后通量衰减较快。淡水回收率最高达到77.8％，产出纯水的电导率在4μS/cm以下，脱盐率均在99.99％以上。
　　 对浓缩3倍的海水进行了制备氢氧化镁的实验。确定了制取氢氧化镁的最佳pH值，反应温度、石灰乳的加入速度、搅拌速度以及絮凝剂的投加量等条件。采用品种法加快氢氧化镁的沉降速度，测定了氢氧化钠溶液和石灰乳溶液晶种法制得氢氧化镁样品中的钙镁比。
　　 将提镁后的海水浓缩液进行除硬实验以减少二级浓缩时的膜污染。通过石灰水.碳酸钠除硬实验确定了最适宜除硬的pH值为11.4。考察碳酸钠溶液的加入量对总硬度、Ca2+、Mg2+浓度的影响，确定了碳酸钠的最佳加入量。
　　 对提镁除硬后的3倍浓海水超滤处理后进行二级浓缩。实验表明膜蒸馏法可将料液浓缩4倍，波美度最高达21.5°Be(65℃)，以海水为料液计算，产水率达到91.7％，脱盐率均在99.99％以上。
　　 讨论了膜蒸馏过程中的膜污染情况并对污染后的膜进行清洗，实验结果表明采用pH=2的盐酸可以有效的去除海水浓缩后膜内表面的污垢，通量恢复率达96％，采用自来水清洗二次浓缩液为进料的膜内表面通量恢复率达91％。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 文献综述

1.1 海水淡化综述

1.1.1 海水淡化的国内外现状

1.1.2 现阶段海水淡化的主要方法

1.1.3 海水淡化的潜在市场

1.2 膜蒸馏概述

1.2.1 膜蒸馏的发展历史

1.2.2 膜蒸馏的分类

1.2.3 评价膜蒸馏效果的主要指标

1.2.4 膜蒸馏的应用

1.2.5 膜污染

1.3 氢氧化镁产品

1.3.1 主要镁产品及其用途

1.3.2 生产氢氧化镁的主要工艺方法

1.4 海水除硬

1.5 本课题研究的内容

1.6 本课题研究的目的和意义

第二章 海水淡化实验

2.1 实验药品与仪器设备

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器及材料

2.2 海水水质

2.3 实验装置及运行

2.4 膜通量及脱盐率的计算

2.5 结果与讨论

2.5.1 操作条件及膜组件结构对膜蒸馏过程的影响

2.5.2 海水淡化浓缩液性质分析

2.5.3 小结

第三章 海水浓缩液提镁除硬

3.1 实验的仪器和药品

3.2 实验方法

3.3 实验内容

3.4 制备氢氧化镁实验

3.4.1 反应最佳pH值的确定

3.4.2 反应温度对氢氧化镁沉降速率的影响

3.4.3 搅拌速度对氢氧化镁沉降速度的影响

3.4.4 石灰乳的加入速度对沉降速度的影响

3.4.5 絮凝剂对氢氧化镁沉降速率的影响

3.4.6 晶种法制取氢氧化镁实验

3.4.7 氢氧化镁品质分析

3.5 浓海水除硬实验

3.5.1 氢氧化钠-碳酸钠除硬实验

3.5.2 澄清石灰水-碳酸钠除硬实验

3.5.3 澄清石灰水除硬实验

3.6 小结

第四章 膜污染及清洗

4.1 结果与讨论

4.1.1 两次浓缩过程分析

4.1.2 膜污染分析

4.1.3 膜清洗

4.2 小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表文章及参加科研情况

致 谢