海水淡化膜蒸馏膜的研究现状与展望

海水淡化技术(热法和膜法)是一项有望使人类摆脱淡水资源短缺困境的有效方法，其中，膜蒸馏技术是一种能源消耗低、脱盐能力强且有望实现淡水经济可持续生产的新型膜分离技术，但是膜蒸馏性能在很大程度上受膜污染与温度极化的制约，严重阻碍了其规模化应用，为此，研究人员围绕膜改性做了系列研究，以提高膜抗污染性并最大限度地降低温度极化。从阻碍膜蒸馏发展的问题入手，简要介绍了膜污染与温度极化及其对膜蒸馏造成的不利影响，综合分析了当前通过构造特殊润湿性表面抵抗膜污染以及利用限域加热降低/消除温度极化的研究现状，并指出当今膜蒸馏膜面临的问题，认为未来对于膜蒸馏膜的研究应从以下几方面开展：1)选用高导热/高光吸收的材料制造有限域加热功能并具有特殊润湿性表面的膜；2)设计能够适应多元污染物进料液的膜蒸馏膜；3)构筑一体化的具有高导热/光吸收性亲水层的Janus膜。     

一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法

提出了一种测定膜蒸馏过程传热系数的新方法,即考察NaCl和KCl水溶液膜蒸馏浓缩过程中的通量变化,利用膜表面结晶导致通量急剧下降这一现象间接确定料液侧膜表面的温度,从而由模型方程计算传热系数。通过不同流速下的膜蒸馏实验结果,拟合出了传热系数关联式,其中雷诺准数指数为0.8,与Dittus-Boelter公式一致;在此基础上求出膜蒸馏系数,其平均值5.5×10^-7kg/(m²·s·Pa),与文献报道接近;以实验确定的模型参数预测纯水膜蒸馏通量,实验值与预测值吻合较好。这些都说明了本文提出方法的有效性。     

用减压膜蒸馏测定对流传热系数的研究

介绍了应用减压膜蒸馏技术测定膜组件对流传热系数的理论方法, 并通过实验测定了膜组件的对流传热系数。实验结果得到的关联式与Dittus-Boelter方程基本一致。     

一种新的太阳能吸收式制冷系统中的蓄能技术

提出了一种可用于太阳能吸收式制冷系统中的新型蓄能循环，利用储存的浓度势差，实现全天候制冷。分析了它的性能特性，并与传统的蓄热方式和蓄冷方式的蓄能系统进行分析比较，结果表明，在获得冷量相同情况下，新型循环的蓄能体积是传统系统蓄能体积的0.2以下，1m^3蓄能体积的冷量能维持50－60m^2房间的夜间冷量，促进蓄能装置小型化 ，从而推动小型太阳能吸收式蓄能空调的商品化。     

海水淡化太阳能蒸馏技术研究现状与展望

介绍了海水淡化太阳能蒸馏技术的背景、原理、特点,综述了太阳能蒸馏装置的研究进展,对太阳能蒸馏技术的研究方法和研究现状从技术原理、装置分类、装置性能、装置中自然对流系数确定、装置经济性评估等方面进行全面总结,指出传统太阳能蒸馏装置存在的主要问题是占地面积大,产水量过低,太阳能利用率不高,分析了导致其产水量过低的原因,并对未来海水淡化太阳能蒸馏技术进行了展望.     

过程集成技术在精馏塔用能系统中的应用

本文通过对精馏过程用能系统的分析，提出了在精馏设计中采用过程集成技术的工作程序；利用过程集成技术原理和ASPEN模拟计算软件，通过构造CGCC曲线的方法，对应用实例进行了分析。结果表明，应用过程集成技术可使精馏过程能量的利用更合理。     

太阳能膜蒸馏实验与数学建模

为以太阳能作为膜蒸馏驱动能源,在不同热工质温度与流量下进行气隙式膜蒸馏实验,建立膜蒸馏传热、传质过程的数学模型,并对该数学模型求解以验证其计算结果的正确性,计算了太阳能膜蒸馏系统的热效率.结果表明,该数学模型是可靠的,可以预测不同工况下膜蒸馏通量;热工质温度较高和流量较大时,膜蒸馏系统具有较高的热效率.     

高通量空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型

该文建立一个高通量的空气隙膜蒸馏系统的传热传质模型,考虑了空气隙内蒸汽冷凝及膜面与冷壁部分接触对传热传质的影响。建模前先由实验确定系统膜面及冷壁上的对流换热系数、膜内质量传递修正系数和空气隙厚度修正系数,并表达为经验公式。用该模型对6个膜面与冷壁有不同间隙厚度和不同接触程度的膜组件系统预测得到的膜蒸馏通量与实验值误差一般小于10%;预测的空气隙内蒸汽冷凝程度也与实验观察相符。     

溴化锂溶液吸收制冷传热传质实验研究

以质量浓度为50%~57%,温度为28℃~37℃的溴化锂溶液为"吸收剂",研究溴化锂溶液吸收制冷的传热传质过程。研究结果表明:增大溴化锂溶液浓度及降低溴化锂溶液温度,可提高传质推动力,进而强化制冷过程,但不影响过程阻力,获得的传质系数在10-6~10-7kg·m-2·s-1·Pa-1数量级范围。     

膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的抑制

分析了HCl-H₂O体系气液平衡关系及膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的推动力,考察了盐浓度、吸收液温度、料液中盐酸和硫酸浓度对伴生水传质的抑制效果。结果表明：料液中含盐、适当升高吸收液温度均能够抑制伴生水的传质;料液中盐酸浓度增大,水的跨膜通量减小,HCl的摩尔通量增大;料液中硫酸浓度从0.01mol/L增大到0.05mol/L,水的跨膜通量下降了28.1%,HCl的摩尔通量增大了2.1倍。     

膜蒸馏技术应用于海水淡化的技术分析与研究进展

介绍了膜蒸馏的原理与影响膜蒸馏通量的相关因素,总结了膜蒸馏方法应用于海水淡化的优势与劣势,对膜蒸馏的分类进行了介绍。针对膜材料发展与蒸馏过程中的膜污染相关问题进行了探讨,对国内膜蒸馏海水淡化技术发展前景进行了展望。     

膜蒸馏法浓缩中药提取液过程膜污染机理类型的确定

用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜对中药提取液进行直接接触式膜蒸馏,测定了不同封装分率和料液流量下的跨膜通量。应用膜污染机理中的4种过滤模型分别对实验数据进行线性拟合,结果发现滤饼过滤模型的拟合程度最好。这说明在所研究的过程中膜污染物基本没有进入膜孔,为时短暂的膜孔堵塞也可以忽略,膜表面上滤饼层增厚是导致跨膜通量下降的最直接原因。     

超疏水CF4等离子体改性PVDF膜及其DCMD性能

采用低温CF₄等离子体技术,通过化学气相沉积,将一般疏水聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面成功改性为接触角为169.5°±4.9°的超疏水表面,研究改性后的超疏水膜的直接接触式膜蒸馏（DCMI）)过程结果表明:当进料液为4%的NaCl溶液时,高温侧温度70.5℃,改性膜通量为26.5 kg/（m²·h）,截留率高达99.976 6%。     

十二烷基苯磺酸钠对膜蒸馏过程膜润湿的研究

利用聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水溶液为介质,通过考察温度、原料质量分数以及是否加入NaCl等因素对跨膜通量的影响来研究膜润湿的过程。结果表明：膜蒸馏过程中膜润湿的进程与膜表面孔径的分布有关,表面活性剂分子由于表面扩散作用在部分润湿膜孔内爬伸的过程中,由于热侧气液界面处温度的降低导致的传质推动力降低占主要作用。当膜孔全润湿后,通量完全由膜两侧渗透压决定,脱盐率下降到较低水平。降低膜蒸馏的温度或降低SDBS含量均可以减缓膜蒸馏膜润湿的进程;加入NaCl导致溶液表面张力增大,也可以减缓膜润湿。     

膜孔径分布对直接接触式膜蒸馏传质速率的影响

膜蒸馏用膜是一种孔径不均一的多孔介质。文中考察孔径分布的存在对直接接触式膜蒸馏跨膜传质速率的影响。按“熵最大”原则导出了膜孔面积的取值服从指数分布规律,其不对称性可能导致按平均孔径预测的传质速率与考虑孔径分布时预测的传质速率有差异,后者应该更接近于真实情况。模拟计算结果表明,按这两种方法预测的传质速率确实存在不容忽视的差别。两种聚四氟乙烯(PTFE)平面膜的直接接触式膜蒸馏实验结果表明,考虑孔径分布的传质速率预测值更接近于实测值。因此,考虑孔径分布的质量传递模型能更准确地描述直接接触式膜蒸馏的跨膜传质过程。     

用直接接触式膜蒸馏浓缩中药提取液

对直接接触式膜蒸馏浓缩中药提取液进行了研究,分析了浓缩过程跨膜通量下降的原因,并考察了药液温度和流速对跨膜通量的影响。结果表明:由提取液中固体颗粒等污染物造成的膜污染以及膜表面处水蒸汽压下降是浓缩过程跨膜通量下降的主要原因。在浓缩倍数较低(1.0～4.0)的范围内,通量下降主要是由膜污染造成的;在浓缩倍数较高（4.0～16.0）的范围内,膜表面处水蒸汽下降也显示其影响。药液温度从46℃升高到60℃,通量从13.88kg/(m²·h)升高到30.82kg/(m²·h)。药液流速从0.074m/s升高到0.130m/s,通量从24.14kg/(m²·h)升高到31.22kg/(m²·h)。     

气隙式膜蒸馏法分离浓缩透明质酸水溶液的研究

介绍了应用气隙式膜蒸馏分离技术对透明质酸热敏性水溶液的浓缩分离情况。结果表明，使用膜孔径为０．２μｍ的聚四氟乙烯微孔疏水可使原料液的浓度提高１．６倍以上，透明质酸截留率为８０％以上，探讨了循环时间、平均温差，热侧温度等条件对分离效果的影响，并讨论了膜蒸馏过程热效率的变化规律。     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

太阳能农产品保鲜可行性探讨

研究和开发新型节能、环保的农产品保险库是现代农业发展的需要。在分析国内农产品保鲜和太阳能吸附式制冷研究现状的基础上,提出了一种微型太阳能农产品保鲜库方案,并对该微型太阳能保鲜库进行了可行性分析。分析结果表明,在太阳能资源丰富的地区,同常规的机械冷藏库相比,微型太阳能吸附式制冷冷库节能及经济效益明显。     

膜分离技术在放射性废水处理中的应用

 涉核技术的快速发展和应用领域的扩展,对放射性废水的处理提出了更高的要求,膜分离技术在放射性废水处理方面表现出良好的应用前景。本文简述了微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、膜蒸馏及液膜等膜过程处理放射性废水的机制,综述了国内外膜法处理放射性废水的应用及研究现状,探讨了膜分离技术应用中存在的问题及发展方向。