本文選題：膜蒸餾 + 疏水改性�。� 參考：《大連理工大學》2015年碩士論文

【摘要】：目前我國淡水資源短缺情況日益嚴重,而膜蒸餾由于具有操作簡單、分離效率高等優(yōu)點,以及操作溫度較低,由此可利用太陽能和工業(yè)低溫余熱等廉價能源的優(yōu)勢,使其有望成為解決淡水資源緊缺問題的有效途徑。膜蒸餾是一種新興的膜分離技術,它是基于疏水多孔膜兩側的蒸汽壓力梯度,在海水和苦咸水脫鹽、水溶液中揮發(fā)性溶質脫除、廢水處理等領域受到廣泛關注。盡管膜蒸餾技術優(yōu)點眾多,但膜材料的性能限制了膜蒸餾過程的廣泛應用。因此,制備高性能膜蒸餾用膜,使其能夠長期穩(wěn)定高效的運行且獲得較大的滲透通量,是膜蒸餾技術工業(yè)化應用所急需解決的問題。在膜蒸餾采用的疏水微孔膜中,最常使用的為有機膜,主要有聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)。與有機膜材料相比,陶瓷膜具有更好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,但由于其不具備疏水性,所以不能直接用于膜蒸餾。本文在課題組前期工作的基礎上,優(yōu)選二甲基二氯硅烷對A1203管式陶瓷膜進行疏水改性,以此拓展疏水膜材料的來源。在此基礎上,將改性后的陶瓷膜用于氯化鈉水溶液的分離。研究發(fā)現,改性劑成功接枝聚合到陶瓷膜表面；改性陶瓷膜具有良好的疏水性能,且改性前后膜表面形貌和孔徑沒有明顯變化；實驗測得改性陶瓷膜的液體進入壓力(LEP)為0.11MPa。改性后的陶瓷膜應用于NaCl溶液的氣隙式膜蒸餾過程時,滲透通量隨溶液溫度和流量的增大時均增大、隨溶液濃度的增大而減��；溶液溫度是影響過程的主要因素；改性陶瓷膜對氯化鈉的截留效果良好。研究結果證明,二甲基二氯硅烷改性的陶瓷膜可用于NaCl溶液的膜蒸餾過程。在氣隙式膜蒸餾氯化鈉水溶液常規(guī)實驗的基礎上,采取在膜管內加入湍流促進器、在液體中通入氣體形成兩相流的強化措施,探討膜蒸餾過程的強化效果。結果表明,加入圓柱式湍流促進器、纏繞式湍流促進器和螺旋式湍流促進器均能提高滲透通量,強化效果強弱依次為螺旋式、纏繞式和圓柱式湍流促進器；通入兩相流后,滲透通量增加了12-44%。
[Abstract]:At present, the shortage of fresh water resources in China is becoming more and more serious, while membrane distillation has the advantages of simple operation, high separation efficiency and low operating temperature, which can make use of the advantages of cheap energy such as solar energy and industrial low temperature waste heat. It is expected to be an effective way to solve the problem of shortage of fresh water resources. Membrane distillation is a new membrane separation technology. It is based on the steam pressure gradient on both sides of the hydrophobic porous membrane. It has attracted extensive attention in the fields of desalination of seawater and brackish water, removal of volatile solutes from aqueous solution and treatment of wastewater. Although membrane distillation technology has many advantages, the performance of membrane materials limits the wide application of membrane distillation process. Therefore, the preparation of high performance membrane for membrane distillation, so that it can run stably and efficiently for a long time and obtain large permeable flux, is an urgent problem to be solved in the industrial application of membrane distillation technology. Among the hydrophobic microporous membranes used in membrane distillation, organic membranes are mainly used, such as PP, PTFEand PVDF. Compared with organic membrane material, ceramic membrane has better thermal stability and chemical stability, but it can not be directly used in membrane distillation because it is not hydrophobic. Based on the previous work of our research group, dimethyldichlorosilane was selected to modify the A1203 tubular ceramic membrane by hydrophobic modification, so as to expand the source of hydrophobic membrane material. On this basis, the modified ceramic membrane was used for the separation of sodium chloride aqueous solution. It was found that the modified ceramic membrane had good hydrophobicity, and the surface morphology and pore size of the modified ceramic membrane had no obvious change. The liquid entry pressure of the modified ceramic membrane was 0.11 MPA. When the modified ceramic membrane is applied to the air gap membrane distillation process of NaCl solution, the permeation flux increases with the increase of solution temperature and flow rate, and decreases with the increase of solution concentration, and the solution temperature is the main factor affecting the process. The retention effect of the modified ceramic membrane on sodium chloride is good. The results show that the ceramic membrane modified by dimethyl dichlorosilane can be used in the membrane distillation process of NaCl solution. On the basis of conventional experiments of air gap membrane distillation of sodium chloride aqueous solution, the enhancement measures of adding turbulence promoter into membrane tube to form two-phase flow through gas in liquid were adopted to discuss the enhancement effect of membrane distillation process. The results show that the permeable flux can be increased by adding the cylindrical turbulence promoter, the twining turbulence promoter and the spiral turbulence promoter, and the enhancement effect is in turn helical, twining and cylindrical turbulence promoters. The osmotic flux increased by 12-44.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：1844388