基于PTFE中空纖維膜的膜蒸餾技術(shù)處理濃海水-論文.pdf

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1、浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，第3l卷，第4期，2014年7月JournalofZhejiangSci—TechUniversity(NaturalSciences)Vo1．31，No．4，Ju1．2014文章編號：1673—3851(2014)04—0383—06基于PTFE中空纖維膜的膜蒸餾技術(shù)處理濃海水劉加云，朱海霖，郭玉海，陳建勇(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院浙江省絲纖維材料和加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310018)摘要：通過調(diào)節(jié)擠出頭的尺寸和拉伸倍數(shù)，制備出4種不同壁厚和孔徑的聚四氟乙烯(PTFE)中空纖維膜。將PTFE中空纖維膜制成膜

2、組件，采用真空膜蒸餾(VMD)技術(shù)處理濃海水。研究了PTFE中空纖維膜的壁厚和孔徑、料液溫度和流速、冷側(cè)真空度等對產(chǎn)水通量和脫鹽率的影響。結(jié)果表明：減小膜絲壁厚、增加膜孔徑、提高料液溫度、料液流速和冷側(cè)真空度均可增加產(chǎn)水通量。但產(chǎn)水通量隨濃縮倍數(shù)的增加而減小。整個實(shí)驗(yàn)過程中，4種PTFE中空纖維膜的脫鹽率均保持在99．5以上，且不受操作條件的影響。關(guān)鍵詞：PTFE中空纖維膜；真空膜蒸餾；濃海水中圖分類號：TQ95文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A為料液，進(jìn)行真空膜蒸餾(VMD)實(shí)驗(yàn)，主要考察0引言PTFE中空纖維膜的孔徑、壁厚、料液溫度和流速、目前，海水淡化技術(shù)如

3、反滲透、多效蒸發(fā)和多冷側(cè)真空度等對VMD過程中產(chǎn)水通量和脫鹽率的級閃蒸，一般其淡水回收率為409／6～559／6，從而產(chǎn)影響。生大量含鹽量較高的濃海水[1]。海水淡化廠目前1實(shí)驗(yàn)部分處理濃海水的主要方式是將其直接排回海中。濃海水含鹽量較高，在海水淡化過程中又添加阻垢1．1PTFE中空纖維膜的制備劑、殺生劑等化學(xué)試劑，因此濃海水的直接排放會其中空纖維膜制備工對海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響L2≈]。高濃高純的藝流程為：PTFE樹脂+潤濃海水可以直接用于純堿和氯堿行業(yè)。從濃海水滑劑一混和一熟化一糊料中可提取鉀、溴，制鎂等，其濃度越高，經(jīng)濟(jì)效益越擠出一中空

4、管一脫脂一拉顯著。伸一燒結(jié)。通過調(diào)整擠出膜分離技術(shù)對無機(jī)鹽、大分子等不揮發(fā)性組分頭尺寸(控制壓縮比為的截留率接近100，并且可以處理高含鹽量的濃350，見圖1)和拉伸階段的水l4]。在膜蒸餾中，疏水性微孔膜材料是關(guān)鍵。在拉伸比(180和220，見眾多材料中，PTFE具有強(qiáng)疏水性，且耐酸堿、耐高表1)，制備出4種不同孔溫，是膜蒸餾的理想材料【6]。徑和壁厚的PTFE中空纖本文采用課題組發(fā)明的“推壓一拉伸一燒結(jié)”維膜，分別編號為A、B、法[6j，并通過控制擠出頭參數(shù)和拉伸倍數(shù)，制備4種C、D。圖l推壓機(jī)的擠出頭不同壁厚和孔徑的PTFE中空纖維膜。以

5、濃海水收稿日期：2013—11-07基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃(2013BAC01B01)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支撐計(jì)劃(NCET一10—0980)；浙江省重大科技專項(xiàng)重大社會發(fā)展項(xiàng)目(2012C13006—2)；浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(2O12c21O27)。作者簡介：劉加云(1988一)，男，安徽合肥人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)镻TFE膜材料及在膜蒸餾中的應(yīng)用。通信作者：郭玉海，電子郵箱：E-mail：gyh@zstu．edu．cn384浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2014年第31卷表1的壓縮比按下式計(jì)算，l1．2實(shí)驗(yàn)材料和儀

6、器壓靴”===糍(1)膜組件規(guī)格見表2；實(shí)驗(yàn)用料液(濃海水)指標(biāo)見表3。拉伸階段的拉伸比按下式計(jì)算，實(shí)驗(yàn)儀器：恒溫水浴槽(上海浦東物理光學(xué)儀器拉仲比===xlOO％廠)；DDS-307電導(dǎo)率儀(上海雷磁儀器廠)；LZB-6(2)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(余姚工業(yè)自動化儀表廠)；海利電表2膜組件規(guī)格磁式空氣壓縮機(jī)ACO-328(廣東海利集團(tuán)有限公熱側(cè)回路主要有：恒溫水浴槽、流量計(jì)、蠕動泵；冷側(cè)司)；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(杭州惠創(chuàng)儀器設(shè)回路主要包括：真空泵、冷凝管、產(chǎn)水收集器和干燥備有限公司)；電子天平(上海菁海儀器公司)。器等。恒溫水槽中料液(濃海

7、水)升溫到試驗(yàn)溫度，1．3測試與表征打開蠕動泵，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使液體流量計(jì)達(dá)到定值；再采用德國卡爾蔡司公司EVOMA25型場發(fā)打開真空泵，調(diào)節(jié)真空度到定值；熱側(cè)料液流經(jīng)中空射掃描電鏡(FESEM)觀察中空纖維膜的微觀形纖維膜孔內(nèi)部，水蒸氣透過膜孔，在冷凝管中冷凝，貌；采用PSDA-20孔徑分析儀(南京高謙功能材料并用產(chǎn)水收集器收集。用電子天平稱量產(chǎn)水收集器和干燥器的質(zhì)量增重，即為產(chǎn)水的質(zhì)量。測試產(chǎn)水科技有限公司)測試中空纖維膜的平均孔徑、最大電導(dǎo)率，通過下列公式計(jì)算膜通量，脫鹽率R，料孔徑、泡點(diǎn)壓力和孔徑分布，測試液為GQ-16，其液濃縮倍數(shù)C：表

8、面張力為16raN／m；采用AutoPore9500型壓汞J—W／(S．￡)(3)儀(麥克默瑞提克上海儀器有限公司)測試PTFE式中：為膜通量(kg／