管式膜微濾過程強化及水力學特性研究.pdf

1、微濾技術是膜分離領域的重要組成，被廣泛應用于工業(yè)化生產過程中。影響微濾過程操作效率、膜分離性能的主要問題是膜污染。在膜組件中安裝湍流促進器，能夠改善膜內水力學流動特性，減緩顆粒在膜面的沉積，從而緩解了膜污染的形成，是被廣泛認可的用于提高膜分離效率，強化微濾過程性能的有效方法之一。
　　本文自主設計搭建了具有中試規(guī)模的過濾實驗平臺，分別進行了硅藻土和酵母菌懸浮液錯流微濾實驗研究，并在膜組件中安裝了自行設計的湍流促進器，結合實驗與流場

2、數值模擬，驗證了湍流促進器對微濾過程的強化作用。
　　(1)利用搭建好的中試實驗平臺(處理量最高為16 m3/h)分別進行了硅藻土和酵母菌懸浮液錯流微濾實驗，考察了操作參數（進料流量、跨膜壓差、進料濃度）和物性參數（膜孔徑、料液顆粒粒徑分布）等對微濾性能的影響，確定了最佳的操作工藝。實驗研究發(fā)現，當進料流量為6 m3/h時，膜通量最大，達到535.54 L/m2·h，過濾阻力最低?？缒翰钤?.10-0.12 MPa范圍內微濾性能

3、最優(yōu)。膜孔徑和懸浮液中顆粒粒徑對微濾過程污染阻力及其組成具有顯著影響。
　　(2)在管式膜組件中安裝一系列擋板組合作為湍流促進器，考察了擋板結構參數（擋板半徑、擋板扇形角）和擋板排列形式（擋板間距、擋板排列相位角）等對微濾過程強化效果的影響。實驗研究發(fā)現，安裝各形式擋板組合后的管式膜滲透通量均顯著高于無擋板管式膜，且過濾阻力減小。通過對比不同擋板結構及排列對強化傳質效率的影響規(guī)律，確定了最優(yōu)的湍流促進器結構形式。
　　(3)

4、利用計算流體力學軟件Fluent建立了添加各擋板組合的管式膜三維數值模型，模擬了膜組件內湍流流動?？疾炝藫醢褰Y構參數（擋板半徑、擋板扇形角）和擋板排列（擋板間距、擋板排列相位角）等對膜內水力學特性的影響規(guī)律。模擬結果顯示，擋板的存在極大地增強了膜面剪切力及湍動能，對微濾過程的強化作用顯著。此外，擋板的存在也引起膜內靜壓損失，綜合考察擋板強化效果極其附加能耗，確定了最優(yōu)的擋板結構參數及排列形式。
　　模擬結果與實驗結果取得了較好的一