膜蒸馏

摘要： 以膜蒸馏海水淡化为背景,通过对自制导电炭膜通入直流电产生焦耳效应,开展焦耳效应强化膜蒸馏氯化钠水溶液脱盐过程实验研究。结果表明,制备的煤基炭膜在100°C内具有良好的结构稳定性;在实验范围内,炭膜对氯化钠的截留率在99.96%以上;焦耳效应对膜蒸馏渗透通量的提高率最高可达60%,且低温时焦耳效应对膜蒸馏的强化效果更好、电转换效率更高;引入的焦耳热除用于水分汽化外,还可提高料液温度、改善温度极化、增加传质推动力;焦耳效应同时对膜蒸馏过程传质系数产生影响,在进料温度为50~80°C时,受努森扩散和分子扩散影响,电流为1A时传质系数值将减小,电流为3A和5A时传质系数值将增大;膜蒸馏过程引入焦耳效应不会产生氧化还原反应和额外膜结垢;在炭膜中引入电流不会破坏炭膜及其表面PDMS层的结构。本文研究内容丰富了膜蒸馏海水淡化过程的强化方法,也可为焦耳效应影响膜蒸馏过程的模拟研究及工业应用提供依据。

摘要： 为提高膜蒸馏在处理垃圾渗滤液膜浓缩液时渗透通量的稳定性,设计了一种新型的超声强化直接接触膜蒸馏(US-DCMD)装置,试验研究了超声对膜渗透通量的影响,并采用电子显微镜、X射线能量色散光谱等手段分析超声对膜面污染层的影响。试验结果表明:在60W的超声辐照条件下,渗透通量最高提升19.4%,并在膜溶液浓缩系数达到4时,相对渗透通量最高维持在77.1%,而未施加超声的相对渗透通量在膜溶液浓缩系数为2时降至20.7%;膜面的主要污染物为CaCO_(3)及腐殖酸,其中CaCO_(3)是限制膜渗透通量的主要因素;超声使污染层钙的质量分数从25.6%降至15.0%,并且不会引起有机物的降解或改性;超声辐照使膜面污染层不均匀且存在裂隙,减少了污染层厚度,维持了渗透通量的稳定。

摘要： 西部煤矿矿井水有相当比例为高矿化度矿井水,典型的处理工艺产品水符合再生水要求,但存在前期投资高、工艺复杂、处理成本高等问题。统计数据显示,西部7个大型煤炭基地太阳能和地热资源均属于丰富或较丰富。为实现高矿化度矿井水大规模低成本的处理,可充分利用西部太阳能、地热能和工业余热丰富的优势,采用膜蒸馏技术进行处理。其优势主要体现在:可利用低成本热源、浓缩倍数高、工艺流程短、产水水质好、膜污染(润湿)程度轻等。深入阐述了膜蒸馏与太阳能和地热能的结合工艺,指出太阳能膜蒸馏可用于反渗透浓水的地面深度浓缩;地热膜蒸馏则可直接在井下处理高矿化度矿井水,产水回用井下或地面,浓水井下封存,可大幅降低矿井水“零排放”的成本。以宁东地区100 t/h矿井水处理规模为例,分别测算了太阳能膜蒸馏所需的光热面积和地热膜蒸馏所需的换热器长度。结果显示反渗透串联膜蒸馏处理100 m^(3)/h矿井水所需的光热面积约为8 257 m^(2),可充分利用处理站和蓄水池顶部空间,基本做到不新增占地。地热膜蒸馏井下直接处理100 m^(3)/h矿井水所需的换热器长度约为9 435 m,所需的PTFE中空纤维疏水膜面积为8 333~12 500 m^(2),采煤工作面上覆层或下伏层的广袤岩土可满足地热膜蒸馏所需的换热空间。

摘要： 为提高能源利用率和实现能源的梯级利用,该研究提出了一种基于质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)/直接接触式膜蒸馏(Direct Contact Membrane Distillation, DCMD)的分布式联供系统,利用DCMD回收PEMFC发电时产生的余热,可对外界提供可饮用淡水。建立了联供系统的数学模型,研究了其在设计和非设计工况下的热力性能,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对系统进行了多目标最优化研究。研究结果表明,在设计工况下,PEMFC输出功率、DCMD膜通量、联供系统的能源效率和?效率分别为19.26k W、15.340 5kg/(m^(2)·h)、57.77%和52.68%,在研究的参数范围内,电流密度、氢气与氧气过量系数、换热器3夹点温度以及渗透液质量流量对联供系统性能影响显著,并通过TOPSIS法确定了该系统在不同权重下各目标的最佳运行工况。研究结果可为发展基于PEMFC和DCMD的分布式联供系统提供参考依据。

摘要： 采用热致相分离(TIPS)法,以偏苯三酸三辛酯(TOTM)为稀释剂,等规聚丙烯(iPP)、纳米二氧化硅(nano SiO_(2))或微米级碳酸钙(CaCO_(3))为添加剂,制备乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)微孔膜.考察了不同种类添加剂iPP、nano SiO_(2)和CaCO_(3)对ECTFE膜结构和性能的影响.结果表明,iPP的加入可以诱导液液相分离的发生,ECTFE膜形成胞腔状结构;加入的nano SiO_(2)或CaCO_(3)可调控聚合物核,改变了固液分相过程中ECTFE膜的结晶形式,由球晶结构逐渐转变为蜂窝状结构.另外,加入nano SiO_(2)能有效改善ECTFE膜的机械性能,增加膜的孔径和孔隙率,ECTFE膜的拉伸率增加了44.2%,平均孔径和孔隙率分别为379.7nm和66.1%.在真空膜蒸馏(VMD)实验中,相同的进料条件下,加入nano SiO_(2)的ECTFE膜渗透通量较原膜提高约24.3%,达到24.5L/(m^(2)·h),而盐截留率高达99.97%.

摘要： 记者2月11日从哈尔滨工业大学获悉,该校环境学院马军院士团队与阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)赖志平教授团队联合攻关,在膜法水处理技术研究领域取得重大突破,其成果日前发表在国际期刊《先进材料》上,该研究设计合成了超高通量多孔石墨烯膜并利用低品质热源实现了高效可持续的海水淡化.膜蒸馏(MD)利用热量驱动水蒸气通过膜,获得高品质清洁水,是一项具有重大应用前景的海水淡化技术。

摘要： 近年来,膜蒸馏作为膜分离技术中的一种,发展越来越广泛。渗透膜蒸馏作为膜蒸馏的变体,作为一种新型的分离技术,能够在温和的操作条件下将生物分子和液体浓缩到非常高的水平,且产品不受危害,受到国内外研究人员的重视。基于此,本论文针对渗透膜蒸馏的原理特点及热点问题、应用方面进行综述,从渗透膜蒸馏的特点、传递影响、应用和膜污染等方面理清渗透膜蒸馏技术的最新研究现状及进展。

摘要： 煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高浓废水排放量巨大、环境危害严重。高浓度复合盐水低能耗处理的同时实现高品质结晶过程调控,已经成为一个重要的研究方向。针对典型的高浓度Na^(+)//NO_(3)^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O溶液体系,提出利用膜蒸馏结晶耦合技术处理,通过微孔膜界面调控目标盐分的成核能垒,有效控制了典型蒸发结晶过程中多元盐离子扩散差异、爆发成核,避免了形成空心、高杂质离子包藏的晶体,提升了结晶纯度和分离效率;同时,提出在膜蒸馏的优势分离区间内蒸发溶剂,然后再通过减压蒸发结晶的优化设计思路,降低了膜表面结垢和膜孔润湿风险,进一步提升了整个过程能量效率,提高了膜可重复利用率。研究为开发高浓度复合无机盐水处理技术提供了新思路。

摘要： 综述了近年来绿色清洁能源——太阳能与各种盐水处理工艺相耦合的研究进展并指出了其优势所在:如利用太阳能与多效蒸发耦合的盐水处理系统能大大的提高效率、降低能耗及成本;利用太阳能蒸汽发电作为盐水处理中的电能来源可以实现能源的综合利用;而太阳能-膜蒸馏耦合技术是利用含盐咸水制取淡水的高效方式。总之,利用太阳能进行脱盐处理可以极大的降低生产成本和减少化石能源的消耗、同时实现盐水资源的循环和高效利用。

摘要： 采用浸没沉积法,借助浸没液中聚偏二氟乙烯(PVDF)的黏结性,将纳米SiO_(2)沉积在膜表面。利用SiO_(2)表面的硅羟基与十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)水解后的硅羟基进行自组装反应,制备了超疏水膜蒸馏用膜。研究了浸没液中PVDF浓度、SiO_(2)含量对膜性能的影响。当PVDF的质量分数为0.3%、纳米SiO_(2)质量分数为0.5%时,改性膜的性能最佳,扫描电镜结果表明,膜表面由PVDF微晶和纳米SiO_(2)组成了多孔连续粗糙结构,接触角达到156.5°,经过180 min超声处理和48 h强碱浸泡,膜表面依然具有超疏水性能。在NaCl和十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液、NaCl和腐殖酸(HA)混合溶液的DCMD测试中,改性膜具有稳定的通量和截留,而原膜在污染物SDS和HA的影响下,通量和截留下降,改性膜具有良好的抗润湿性能和抗污染性能。

摘要： 本文将简要介绍作者课题组近年来在膜蒸馏污染控制方面的一些工作结果.选取具有代表性的有机物(牛血清蛋白)、微溶无机盐(碳酸钙、硫酸钙)为研究对象,分析膜蒸馏过程膜污染的控制因素,探讨污染物之间以及污染物与疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜之间的相互作用,为寻求控制膜污染提供有益参考.

摘要： 简要介绍了膜蒸馏技术的原理及分类,分析了膜蒸馏技术应用于溴化锂吸收式制冷系统中的可行性,从直接接触式膜蒸馏和真空膜蒸馏技术在溴化锂吸收式制冷中的应用出发,对现阶段膜蒸馏技术在吸收式制冷利用低品位热源中的应用进行了综述分析,为膜蒸馏技术在吸收式制冷空调领域中的应用提供参考.

摘要： 膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种液体分离技术,是一种用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分开、较高温度侧溶液中易挥发的物质呈气态透过性进入另一侧、然后冷凝的膜分离过程.根据膜下游侧冷凝方式的不同,膜蒸馏过程可分为直接接触膜蒸馏、空气隙膜蒸馏、气扫膜蒸馏和真空膜蒸馏等四种类型.截留率,水通量和热利用率是膜蒸馏的主要性能参数.影响膜蒸馏的运行参数主要有:进料温度、进料入口浓度、进料循环速度和搅拌速度、渗透液温度、温差、渗透液流速、水蒸气压差以及蒸馏时间等.膜蒸馏因可利用太阳能、废热等低热值能源,在常压和较高的温度下从浓度很高的盐水中制取淡水或高浓度物料的脱水浓缩,已成为各方面重视的新型膜技术.膜蒸馏可以代替其他放射性废液处理方法进行放射性废液的浓缩;膜蒸馏处理放射性废液装置简单,操作条件温和,截留率高,在某些情况下可以和其他方法竞争;和蒸发相比较,膜蒸馏通过一级操作就能脱除所有放射性核素,出水可以达到回用或直接排放标准.膜蒸馏工艺避免了常规蒸发工艺的腐蚀、结垢或起泡沫等问题.相对于已经广泛应用于核工业上的反渗透工艺,膜蒸馏具有如下优点:通过膜蒸馏可能达到水泥固化的高盐浓度;避免了反渗透膜的高压操作;减少了二次废液的产生.

摘要： 通过表面涂覆法制备聚偏氟乙烯/有机硅疏水复合膜.实验将聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯及催化剂按一定比例混合,涂于聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜表面并固化交联,系统研究和讨论了影响涂层效果的主要因素,得到了正交实验的最优因子组合,使改性后的膜丝具有较好的性能.结果表明:在正己烷/聚二甲基硅氧烷/正硅酸乙酯/催化剂体系中,正硅酸乙酯含量是影响膜蒸馏水通量的主要因素;聚二甲基硅氧烷含量对膜的透气系数的影响最大,浸泡时间主要影响膜的疏水性,优化的疏水涂层条件为:m(聚二甲基硅氧烷)∶m(正硅酸乙酯)∶m(催化剂)=10∶2∶1,涂层温度28°C,浸泡时间20 s.测试结果显示,有机硅涂层后聚四氟乙烯膜的表面静态接触角从83°提高到116°,且膜蒸馏通量保持率达90％以上,通量随运行时间延长的衰减情况得到改善.

摘要： 膜蒸馏过程可用于酸、碱、盐溶液的深度浓缩,但传统膜蒸馏过程极低的热能利用率使其无法与多效蒸发、多级闪蒸等传统过程相竞争;通常用于膜蒸馏过程的聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)膜,耐酸碱、耐氧化、耐高温性较差,无法满足工业化应用的要求.本文利用自主研发的具有内部潜热回收功能的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维气隙式多效膜蒸馏(MEMD)过程对含酸、碱、盐废水进行浓缩处理,并采用多效膜蒸馏-结晶(MEMD-C)过程处理高CaS04含量盐溶液.结果表明,PTFE中空纤维MEMD过程能够高效节能地浓缩酸、碱、盐溶液;膜组件在长达120天的强酸、强碱、强氧化性及高温条件下操作过程中表现出了良好的稳定性;采用MEMD-C过程处理高CaSO4含量的NaCl溶液,能够高效节能地实现NaCl和CaS04的在线浓缩结晶,获得NaCl和CaS04固体产品以及高品质淡水.

摘要： 膜蒸馏结晶过程是一种可以在温和的操作条件下完成溶质和溶剂的回收并实现零排放的高浓度盐水处理工艺.本文对膜材料性能、传质/传热效率等制约膜蒸馏-结晶发展的因素进行了概述,并对典型的过程强化方法和结晶沉积防治措施进行了分析.提出通过在进料侧置入气泡,利用气泡生成的气液两相流强化中空纤维直接接触膜蒸馏过程的传质和传热效率.认为由气泡生成的二次流不但可以大幅提高膜表面的最大剪应力,阻止污染物的沉积,并在有效减弱边界层极化现象的同时,不会成为促进过饱和溶液生成结晶的晶核,而且易与溶液分离.

摘要： 将正交试验设计应用于鸭嘴型喷管入流方式的膜蒸馏系统热容腔中,选择流场速度为试验指标,喷管前端和膜面间的距离δ和喷管中心线与热容腔径向夹角β为试验因素.通过分析各个因素水平的均值,找出了该因素的最好水平.统计分析得到因素的主次顺序是δ1,β3,δ2,β1,δ3,β2.每一个因素下较显著的水平是A4,B4,C6,D2,E3,F5.也就是找到了鸭嘴型喷管入流的最优参数δ1=4mm,δ2=6mm,δ3=3mm,β1=30°,β2=45°,β3=40°.通过PIV 试验计算出的切向速度云图,直观地验证了试验分析结果是正确的.

摘要： 本文以太阳能膜蒸馏淡化苦咸水为应用研究背景，根据半导体制冷原理，设计了一种新型的半导体制冷组件，可作为膜蒸馏组件中的冷端为太阳能膜蒸馏系统提供冷热温差，实验分析了该组件在相同流量下，当半导体热电堆为3片、6片、8片、9片，电压为4V-9V时，冷腔表面及热端散热水域温度的变化情况，结果表明：半导体制冷器的响应时间很短，测点温度迅速降至制冷温度并维持稳定；当输入的电压较小时，改变输入电压对制冷面温度的影响较大，且随着热电堆片数的增加，这种影响程度更明显。本文为研究半导体制冷组件在膜蒸馏装置中的应用奠定了基础。

摘要： 本文研究内容为膜蒸馏技术应用于脱硫废水的深度处理,通过传统物化法进行脱硫废水预处理,主要研究定量PAM下聚合硫酸铁和聚合氯化铝铁两种絮凝剂添加量对絮凝沉淀效果和对废水中主要离子的吸附去除的影响,结果表明两种絮凝剂的添加量增大导致对溶液中离子的吸附能力减弱.通过纯水实验和模拟废水操作条件的单因素试验,得出通量随着温度的增大呈指数增长关系,通量随真空度的增大呈一次线性增长关系;在真空度0.08mpa得出在温度65°C下通量随流速的变化是微弱的,当进料液温度增大通量随流速的增大增长趋势变大.装置持续运行处理模拟废水,600min内通量维持在20-12.5L/m2·h左右的缓慢下降趋势600min后通量急剧下降趋向0,说明膜严重污染;480min内脱盐率高达99％以上600min后脱盐率骤降且趋向0,同样说明膜严重污染且膜孔堵塞,需要进行膜清洗.

摘要： 本文阐述了利用清洁生产技术，实现对自然资源的完全循环利用，从而不给大气、水体和土壤遗留任何废弃物，包括膜蒸馏、机械雾化式蒸发及工艺设备。

摘要： 本发明提供了一种膜蒸馏装置及具有该膜蒸馏装置的膜蒸馏系统。其中，该膜蒸馏装置包括壳体、设置于壳体内的热液仓、冷液输入仓、冷液输出仓、冷凝管、内膜和调压机构；其中，冷液输入仓与冷液输出仓通过冷凝管相连通，并且，冷凝管穿设于热液仓；内膜穿设于热液仓且套接于冷凝管的外部，内膜与冷凝管之间的间隙形成产水通道；调压机构与产水通道相连通，用于调节产水通道内的压力。本发明通过调节产水通道内的压力，使得产水通道与热液仓之间形成较大的压力差，促使热液仓内的蒸汽更好地透过内膜进入产水通道内冷凝，增大了内膜的膜通量，提高了膜蒸馏装置的效率，确保了膜蒸馏装置的稳定运行。

摘要： 本发明涉及一种提高膜蒸馏过程中膜通量的方法，其主要采用空气隙式膜组件，并且在蒸馏过程中使膜的渗透侧与冷壁之间保持部分接触，优选使膜与冷壁接触的面积占有效膜面积的70-80%。本发明同时还涉及可实现上述提高膜通量的方法的空气隙式膜蒸馏装置。采用本发明的方法与装置，可在提高热效率的同时使膜通量显著提高，有利于使膜蒸馏技术得到更广泛的应用。

摘要： 本发明提供了一种膜蒸馏装置及具有该膜蒸馏装置的膜蒸馏系统。其中，该膜蒸馏装置包括壳体、设置于壳体内的热液仓、冷液输入仓、冷液输出仓、冷凝管、内膜和调压机构；其中，冷液输入仓与冷液输出仓通过冷凝管相连通，并且，冷凝管穿设于热液仓；内膜穿设于热液仓且套接于冷凝管的外部，内膜与冷凝管之间的间隙形成产水通道；调压机构与产水通道相连通，用于调节产水通道内的压力。本发明通过调节产水通道内的压力，使得产水通道与热液仓之间形成较大的压力差，促使热液仓内的蒸汽更好地透过内膜进入产水通道内冷凝，增大了内膜的膜通量，提高了膜蒸馏装置的效率，确保了膜蒸馏装置的稳定运行。

摘要： 本发明涉及一种真空膜蒸馏用的中空纤维膜组件及真空膜蒸馏系统，膜组件包括膜壳，在膜壳的两个端口上分别设置有固定密封板，在膜壳的两端分别设置有进料腔室和出料腔室，在膜壳内设置有若干个中空纤维膜丝和若干个多孔中心抽吸管，多孔中心抽吸管平行于膜壳的中心轴，在多孔中心抽吸管上位于两个固定密封板之间的部分的侧壁上开有若干孔洞，在进料腔室和出料腔室上分别开设有料液进口和料液出口，在膜壳的侧壁上开设有若干侧出口。本发明的中空纤维膜组件可以实现从多孔中心抽吸管上、下出口以及膜壳侧的出口实现单口或多口耦合抽吸蒸汽，降低壳侧蒸汽压力，并使其分布更均匀，提高了膜通量。

摘要： 本发明涉及膜技术和水处理技术领域，具体而言，涉及一种膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法。膜蒸馏用膜组件，包括两个盖板，以及位于两个所述盖板之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；两个所述盖板分别与所述无膜隔板相连接。本发明的膜组件极大缩短两效之间蒸汽的传输距离，进而降低热损失。

摘要： 本发明的膜蒸馏用分离膜具有多孔层，该多孔层具有连通孔，且平均孔径为1μm以下、迷宮度为4以下。

摘要： 本发明的目的在于提供一种绝热性优异的膜蒸馏用多孔质膜。本发明的膜蒸馏用多孔质膜包含气凝胶粒子。

摘要： 本发明提供一种隔热性良好的膜蒸馏用膜，以及含有上述膜蒸馏用膜的膜蒸馏组件，从而能够实现更好的水处理效率。本发明的膜蒸馏用膜中含有气凝胶粒子。所述气凝胶粒子的含量占膜蒸馏膜的总重量的0.05重量％～20重量％。所述膜的厚度为0.1mm以上、1.0mm以下。所述膜蒸馏用膜为聚偏氟乙烯膜。

摘要： 本发明涉及一种提高膜蒸馏过程中膜通量的方法，其主要采用空气隙式膜组件，并且在蒸馏过程中使膜的渗透侧与冷壁之间保持部分接触，优选使膜与冷壁接触的面积占有效膜面积的70－80％。本发明同时还涉及可实现上述提高膜通量的方法的空气隙式膜蒸馏装置。采用本发明的方法与装置，可在提高热效率的同时使膜通量显著提高，有利于使膜蒸馏技术得到更广泛的应用。

摘要： 本发明提供一种膜蒸馏组件、混合式膜蒸馏水处理系统及方法，涉及水处理领域，包括带有通道的壳体和位于通道内的微孔膜，微孔膜将通道划分为并行的第一通道和第二通道，第一通道内远离微孔膜的一侧、第二通道内远离微孔膜的一侧均设有凸起部，凸起部沿通道轴向依次布置有多个，形成作用于通道内水体的扰动结构；针对目前膜蒸馏组件稳定性差、能耗高和水处理效果差的问题，在带有通道的壳体结构内布置微孔膜进行水体的膜蒸馏，壳体对微孔膜结构进行加固，壳体结构内壁上设置有凸起部，利用凸起部对低温侧和高温侧分别进行水体扰动，从而提高水体所携带水蒸汽穿过微孔膜进入低温侧的效率，保证微孔膜对水体的蒸发过滤效果。