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减压膜蒸馏过程中的钙镁污染研究

作　者: 高晓飞
导　师: 李保安
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 减压膜蒸馏极化现象钙镁污染模型膜清洗
分类号: TQ028.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

膜蒸馏是一种新型的膜分离技术。由于其低温低压操作、脱盐率高、适用范围广等优点,在脱盐领域具有广泛的应用前景,因而广受关注。在目前制约其应用的多种因素中膜污染现象是研究的重点之一。本论文以膜蒸馏过程中的钙镁污染为重点研究对象,系统考察了减压膜蒸馏过程中的温度极化和浓度极化现象及其对膜污染的影响。研究发现,减压膜蒸馏过程中的极化现象受到流量、温度、真空度等因素的影响。流量是影响极化现象的主要因素,适当的提高流量可以在很大程度上减弱减压膜蒸馏(VMD)过程中的极化现象;另一个重要的影响因素是通量,一般来说通量越大极化现象越严重,所以温度、真空度等操作参数均会对极化现象产生影响。论文重点对膜蒸馏过程中容易形成膜污染的钙、镁离子的污染机理分别进行了探讨,实验结果表明:碳酸钙和硫酸钙的污染主要是在料液中形成的难溶物在膜丝表面附着,形成堵塞污染;硫酸钙晶体在膜表面的吸附力较差,其污染过程有一定的不稳定性,而多方面的实验表明硫酸钙易对膜产生较为严重的污染;碳酸镁的污染则主要是在膜丝微孔处及其周围形成较小的晶须状结晶,造成膜污染。实验还考察了海水中NaCl的存在对钙镁离子结垢倾向的影响。结果显示,NaCl的存在能够增加钙镁难溶物的溶解度,从而减弱钙镁难溶物对膜蒸馏过程的污染。最后,实验研究了被污染膜的清洗和恢复。结果显示,对于钙镁碳酸盐造成的膜污染,使用传统的反冲洗和稀盐酸酸洗可以使被污染膜得到很好的恢复;对于硫酸钙引起的膜污染,反冲洗和稀盐酸酸洗效果不明显,采用柠檬酸清洗效果更好。综上所述,实验对减压膜蒸馏(VMD)过程中普遍存在的钙镁污染的机理进行了研究,并建立模型,为减压膜蒸馏(VMD)过程中膜污染的系统研究奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
前言  8-10
第一章文献综述  10-25
  1.1 膜分离技术概述  10-12
  1.2 膜蒸馏技术  12-19
    1.2.1 膜蒸馏技术原理  12-13
    1.2.2 膜蒸馏技术分类  13-15
    1.2.3 减压膜蒸馏及其研究进展  15-19
  1.3 膜污染与极化现象  19-24
    1.3.1 极化现象  19
    1.3.2 膜污染的形式  19-20
    1.3.3 膜污染的机理与模型  20-22
    1.3.4 膜污染与极化现象的防治  22-24
  1.4 本文工作  24-25
第二章实验仪器及方法  25-35
  2.1 实验装置与药品  25-28
    2.1.1 实验仪器与药品  25-26
    2.1.2 膜与膜组件  26-27
    2.1.3 膜蒸馏装置与流程  27-28
  2.2 实验方法与计算方法  28-35
    2.2.1 实验方法  28-29
    2.2.2 料液饱和蒸汽压的确定  29-33
    2.2.3 电导率盐度标准曲线测定  33-34
    2.2.4 85℃下碳酸电离与pH 值关系标准曲线  34-35
第三章膜阻力与极化现象研究  35-45
  3.1 膜阻力的测定  35-37
  3.2 VMD 温差极化的研究  37
  3.3 VMD 浓度极化的研究  37-44
    3.3.1 膜通量与浓度极化效应  38-39
    3.3.2 料液流量对浓差极化的影响  39-42
    3.3.3 温度对浓差极化的影响  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章膜污染研究  45-60
  4.1 单组份膜污染实验  46-50
    4.1.1 钙盐膜污染  46-49
    4.1.2 镁盐的膜污染实验  49-50
  4.2 混合组份膜污染实验研究  50-52
  4.3 盐度对膜污染的影响  52-55
    4.3.1 盐度对CaC0_3污染的影响  52-53
    4.3.2 盐度对CaS0_4污染的影响  53-54
    4.3.3 盐度对MgC0_3污染的影响  54-55
  4.4 VMD 浓缩实验  55-56
  4.5 膜污染的清洗  56-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章结论与展望  60-61
  5.1 结论  60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

减压膜蒸馏过程中的钙镁污染研究

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