基于PVDF纳米纤维膜的膜蒸馏技术处理印染废水的研究

摘要

印染废水关系到环境问题，是研究热点，印染废水处理一直受各部门关注，有效处理印染废水，对于生态和环境的保护极其关键；印染废水传统处理方法有生物法、物理法、化学法等；本论文采用减压膜蒸馏处理印染废水，并以印染废水为实验对象，对减压膜蒸馏过程影响因素及传热机理进行深入、系统的研究。
　　减压膜蒸馏是膜蒸馏的一种，作为新型膜分离技术，其主要组成部件有疏水性多孔膜、蒸汽分离组件、蒸汽发生器、蒸汽收集装置；疏水性多孔膜材料可将气体和液体分开，通过真空泵将蒸汽抽离至冷却装置，达到冷却收集的目的，该过程类似减压蒸馏；实验中采用的膜材料为聚偏氟乙烯（PVDF)纳米纤维膜，使用过程中表现出良好的疏水性，耐酸碱，韧性较好，理化性质稳定，造价相对低廉，是减压膜蒸馏的理想材料。
　　考虑到换热过程的充分性，本实验采用错流式膜蒸馏组件，通过单因素实验考察各外部因素对实验结果的影响。首先，对NaOH溶液进行膜蒸馏处理，依次考察了实验温度，料液流速，溶液浓度对实验结果的影响，筛选出最佳实验条件；在最佳条件下，再对模拟废水进行膜蒸馏处理；最后，对工厂印染废水进行膜蒸馏处理。对比了蒸馏和膜蒸馏处理废水结果的不同，考察了膜污染机理，传热模型及膜清洗恢复率。
　　膜蒸馏实验表明，随着实验温度的升高，膜通量逐渐增加；随着料液流速的加快，膜通量逐渐增加，但增加速率逐渐趋缓；随着料液浓度的逐渐增大膜通量逐渐减小，且减小速率逐渐加快。对于特定的废水，减压膜蒸馏技术可以将杂质截留率控制在99.9％以上，选取实验温度80℃，循环水流速450ml/min，真空度为0.02MPa，杂质质量分数在1%时，纯净水最大膜通量为6kg/(m2·h)，纯净水电导率最低为16μs/cm；相较于蒸馏，膜蒸馏表现出更好的截留率和更高的通量；实验过程中溶质在膜表面沉积，形成固体薄膜层，导致膜通量下降；分别采用清水和盐酸冲洗膜材料，膜通量可恢复80%以上。
　　综上所述，本论文系统探讨了使用PVDF纳米纤维膜，通过减压膜蒸馏技术处理印染废水的问题，取得一定成果，研究表明，减压膜蒸馏处理印染废水具有较好的可行性。

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第一章 绪论

1.1印染工艺以及各工艺所产生废水

1.2印染废水处理技术研究进展

1.3膜蒸馏技术

1.4课题研究背景和内容

第二章 减压膜蒸馏技术的方案设计和膜组件制备

2.1膜蒸馏方案设计

2.2 PVDF纳米纤维膜材料制备

2.3减压膜蒸馏组件的加工和改进

2.4数据处理

2.5结果和讨论

2.6小结

第三章 减压膜蒸馏操作条件对产水通量和截留率的影响

3.1减压膜蒸馏技术处理NaOH溶液

3.2减压膜蒸馏技术处理模拟染整溶液

3.3减压膜蒸馏技术处理工厂印染废水

3.4 小结

第四章 传统蒸馏与减压膜蒸馏技术比较

4.1蒸馏技术使用简介

4.2蒸馏技术处理废水的截留率

4.3小结

第五章 膜污染、膜清洗及传热模型

5.1膜污染

5.2膜清洗

5.3膜传热

5.4小结

第六章 结论

参考文献

研究生期间的成果

致谢