折板膜組件減緩正滲透外濃差極化的研究.pdf

1、正滲透是一種新興水處理技術(shù)，因具有能耗低、耐污染、水回收率高等優(yōu)勢，在污水處理、海水淡化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重降低了正滲透過濾效率。本文針對其中的外濃差極化問題，將折板結(jié)構(gòu)引入到正滲透膜組件的設(shè)計中，使廊道沿流動方向呈波浪形，以促進(jìn)廊道內(nèi)渦流的產(chǎn)生與發(fā)展，從而減緩?fù)獠顦O化。文中采用實驗測試和流體力學(xué)計算的方法，對折板膜組件性能和作用機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　將折板膜組件與傳統(tǒng)的平板膜組件進(jìn)行對比測試，以平板膜組件

2、為基準(zhǔn)，評估折板膜組件減緩?fù)鉂獠顦O化的性能表現(xiàn)。實驗表明，折板能夠減緩?fù)鉂獠顦O化，具體表現(xiàn)為提高水通量。2M氯化鈉溶液為汲取液，去離子水作原料液時，活性層朝向原料液和活性層朝向汲取液兩種運行模式下，水通量提升幅度分別為17.45％和18.55％。2M氯化鈉溶液為汲取液，0.5M氯化鈉溶液作原料液時，對應(yīng)值為分別為15.97％和17.12％。與此同時，折板形狀對正滲透膜的選擇性無明顯不利影響。折板膜組件的形狀影響水通量提升幅度，較大波形角

3、度和較小的波長，均有利于水通量的提高。雷諾數(shù)影響折板膜組件性能，雷諾數(shù)小于800時，雷諾數(shù)越大，水通量提升幅度越大;雷諾數(shù)大于800時，水通量提升幅度隨雷諾數(shù)增大略微下降。原料液和汲取液濃度影響濃差極化程度，進(jìn)而影響折板膜組件減緩?fù)鉂獠顦O化的性能表現(xiàn);汲取液濃度較高或原料液濃度較低時，水通量較大，水通量提升幅度也較大。折板膜組件不能有效減輕內(nèi)濃差極化。膜污染與濃差極化共存時，折板膜組件能夠減緩膜污染，提高水通量。
　　采用計算流體

4、力學(xué)軟件Fluent，對膜組件單側(cè)廊道內(nèi)流動特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明平板膜組件內(nèi)流動相對穩(wěn)定，無渦流出現(xiàn)，流體完全沿x軸方向流動;折板膜組件能夠促進(jìn)廊道內(nèi)渦流的產(chǎn)生，同時提升壁面剪切力。折板結(jié)構(gòu)通過引入渦流改善了水力條件，提升了水通量。折板膜組件的形狀影響廊道內(nèi)的流動特征，波長較小、波形角度較大時，廊道內(nèi)渦流較強(qiáng)，壁面剪切力較大。雷諾數(shù)也會影響廊道內(nèi)的流動特征，雷諾數(shù)較大時，折板模組件內(nèi)渦流較強(qiáng)，壁面剪切力也較大;此時，折板膜組件對壁面剪