RO濃水濃縮及耦合熱泵的膜蒸餾過程研究.pdf

1、膜蒸餾技術(shù)(membrane distillation，MD)是膜技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)技術(shù)相結(jié)合的新型膜技術(shù)，在海水淡化、工業(yè)循環(huán)冷卻水和反滲透濃水及其它高鹽度水的深度濃縮方面具有較好的應(yīng)用潛力。但傳統(tǒng)膜蒸餾過程疏水膜與被處理液體直接接觸，導(dǎo)致疏水膜的選擇范圍窄、膜的親水化滲漏以及膜蒸餾過程中的膜污染等問題。此外，膜蒸餾過程有相變發(fā)生，熱量利用率僅為30％。如何減少熱量損失，開發(fā)熱能回收裝置，是目前面臨的重要課題。
　　 本文利用空氣

2、在不同溫度下的吸濕差異，設(shè)計了一種疏水膜與料液不直接接觸的曝氣膜蒸餾(aeration membrane distillation，AMD)方法。將課題組自主研發(fā)的高效疏水PVDF微孔膜做成海藻型膜組件，對某鋼廠RO濃水進行曝氣膜蒸餾法濃縮處理。實驗研究了空氣加濕距離、氣液分離距離、膜組件面積、溫度、曝氣量、濃縮倍數(shù)等參數(shù)對AMD過程膜通量、產(chǎn)水及濃水水質(zhì)、系統(tǒng)耗能的影響。結(jié)果表明，溫度及曝氣量對膜通量的影響較大，空氣加濕距離對膜通量的

3、影響不顯著；氣液分離距離對產(chǎn)水電導(dǎo)的影響較大，空氣加濕距離、膜組件面積、溫度、曝氣量、濃縮倍數(shù)等對產(chǎn)水電導(dǎo)率的影響不顯著。對RO濃水連續(xù)濃縮225h(22倍)，膜通量沒有衰減，產(chǎn)水電導(dǎo)較低(σ<300μS/cm)，膜組件沒有發(fā)生親水化和膜污染問題。
　　 本文利用熱泵技術(shù)在余熱回收和低位能源有效利用等方面的明顯優(yōu)勢，用壓縮式熱泵回收減壓膜蒸餾(vacuum membrane distillation，VMD)過程的相變熱，研究V

4、MD過程與熱泵耦合技術(shù)。實驗研究了膜組件面積、VMD系統(tǒng)進料流量、原料液加熱循環(huán)流量及蒸汽冷凝循環(huán)流量等參數(shù)對膜通量、產(chǎn)水電導(dǎo)率、熱泵制熱量、熱泵COP、PVDF中空纖維換熱器換熱性能等的影響。研究表明，熱泵系統(tǒng)較好的回收了VMD過程的相變熱，經(jīng)壓縮機提高其能量品位后，能將熱量有效的傳遞給VMD系統(tǒng)的原料液，實現(xiàn)能量的循環(huán)利用，降低VMD過程能耗。實驗得到了二者耦合工作的最佳工藝條件。在組件進膜溫度為70℃，膜組件面積為0.1m2，VM