论文部分内容阅读
目前我国淡水资源短缺情况日益严重,而膜蒸馏由于具有操作简单、分离效率高等优点,以及操作温度较低,由此可利用太阳能和工业低温余热等廉价能源的优势,使其有望成为解决淡水资源紧缺问题的有效途径。膜蒸馏是一种新兴的膜分离技术,它是基于疏水多孔膜两侧的蒸汽压力梯度,在海水和苦咸水脱盐、水溶液中挥发性溶质脱除、废水处理等领域受到广泛关注。尽管膜蒸馏技术优点众多,但膜材料的性能限制了膜蒸馏过程的广泛应用。因此,制备高性能膜蒸馏用膜,使其能够长期稳定高效的运行且获得较大的渗透通量,是膜蒸馏技术工业化应用所急需解决的问题。在膜蒸馏采用的疏水微孔膜中,最常使用的为有机膜,主要有聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)。与有机膜材料相比,陶瓷膜具有更好的热稳定性和化学稳定性,但由于其不具备疏水性,所以不能直接用于膜蒸馏。本文在课题组前期工作的基础上,优选二甲基二氯硅烷对A1203管式陶瓷膜进行疏水改性,以此拓展疏水膜材料的来源。在此基础上,将改性后的陶瓷膜用于氯化钠水溶液的分离。研究发现,改性剂成功接枝聚合到陶瓷膜表面;改性陶瓷膜具有良好的疏水性能,且改性前后膜表面形貌和孔径没有明显变化;实验测得改性陶瓷膜的液体进入压力(LEP)为0.11MPa。改性后的陶瓷膜应用于NaCl溶液的气隙式膜蒸馏过程时,渗透通量随溶液温度和流量的增大时均增大、随溶液浓度的增大而减小;溶液温度是影响过程的主要因素;改性陶瓷膜对氯化钠的截留效果良好。研究结果证明,二甲基二氯硅烷改性的陶瓷膜可用于NaCl溶液的膜蒸馏过程。在气隙式膜蒸馏氯化钠水溶液常规实验的基础上,采取在膜管内加入湍流促进器、在液体中通入气体形成两相流的强化措施,探讨膜蒸馏过程的强化效果。结果表明,加入圆柱式湍流促进器、缠绕式湍流促进器和螺旋式湍流促进器均能提高渗透通量,强化效果强弱依次为螺旋式、缠绕式和圆柱式湍流促进器;通入两相流后,渗透通量增加了12-44%。