果胶超滤纯化过程传质模型和动力学分析

研究了果胶提取液超滤膜分离处理过程传质特征,建立了渗透通量、膜面浓度与压差的传质模型,并对膜阻力和浓差极化阻力进行了定量描述;同时对超滤过程的动力学进行了分析.     

膜技术处理含油废水的研究

介绍了膜技术在含油废水处理中的特点和应用前景,针对含油废水的性质,探讨了膜类型的选择、操作压差、膜面流速、操作温度、膜污染及清洗等因素对膜技术处理含油废水的影响.通常情况下,操作压力过大时,膜通量随压力变化较小,而低于该压力时,膜通量随操作压力的增大而提高;膜面流速和温度对膜通量的影响和操作压力的影响类似;膜经过合适的清洗可以基本恢复膜通量.还介绍了膜技术在油田含油废水处理中的实例和存在的问题,并进一步指出今后的发展方向是研究开发经济、高效的污水处理技术,尤其是膜技术和微生物法结合处理油田含油废水的技术.     

气冲强化动态超滤处理大豆乳清液

通过中试研究,考察气冲强化动态超滤处理大豆乳清液的效果和工艺参数.对于经过预处理的大豆乳清液,采用该动态超滤可以极大地延缓膜通量的衰减速率,在气冲强度5.0m3/h、压力0.05 MPa、温度45℃和pH 7.0的最优操作条件下,膜的过滤周期达到1 200 min以上,远大于死端过滤或切向流过滤时膜的过滤周期.对污染后膜的清洗表明,该组件形式有利于膜的水力冲洗和化学清洗;对蛋白质和糖类的分离效果进行监测,结果表明气冲强化动态形式不改变超滤膜对目标物质的分离特性.     

海水淡化浓盐水真空膜蒸馏研究

采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究.连续运行的结果表明:温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素,对膜通量影响较大.在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为24 L/h时,进料侧浓盐水温度为346.35 K时,PVDF中空纤维膜组件的膜蒸馏通量为13.26 kg/(m2·h).而在真空侧压力为2 kPa,浓盐水流量为120 L/h,进料侧浓盐水温度为340.15 K时,PTFE平板膜组件的膜蒸馏通量为24.8 kg/(m2·h).研究表明膜蒸馏技术处理海水淡化浓盐水具有广阔的应用前景.     

陶瓷膜澄清食醋的工艺研究

采用陶瓷膜技术澄清食醋时加了预处理工序,对有无预处理工序的两种工艺进行了膜通量变化和膜再生的对比研究.结果表明:预处理后的食醋经陶瓷膜澄清时,通量衰减缓慢,膜再生效果好.在此工艺路线下研究了各影响因素对膜通量的影响,确定了适宜的工艺参数:膜孔径80 nm、跨膜压差0.14 MPa、雷诺数6 000、料液温度25～30 ℃、浓缩倍数不大于10;采用分步反冲技术使平均膜通量维持在43 L/(m2·h)以上;化学清洗方法可使膜通量恢复至96%以上;澄清后的食醋的质量指标均符合国家标准,避光放置18月以上无返混现象.此工艺比单独膜澄清时的膜使用寿命增加0.5年左右,运行成本减少了3.71元/t(现在生产成本为30.01元/t).系统运行近两年,运行稳定.     

茶叶深加工中污染微滤膜高效清洗技术研究

以微滤澄清技术在茶叶深加工中的推广应用为目标,在中试规模的基础上,以茶叶深加工工业化生产中的浸提方法和微滤澄清方法制备污染微滤膜,研究了NaClO、HNO3、NaOH或其组合等多种清洗剂对污染微滤膜清洗效果的影响,并实现了较优清洗剂下的清洗时间、膜面压力、清洗温度的筛选.结果表明,在各种清洗剂的清洗效果上,由好到差的清洗剂依次为0.6%NaClO、0.6%NaOH+0.6%NaClO、0.6%NaOH、0.6%NaClO洗后+pH=2的HNO3洗、pH=2的HNO3.采用0.6%NaClO作为清洗剂,在温度为50℃、无压力条件下清洗45 min,污染微滤膜的膜通量恢复率达99.40%,此方法可作为应用于茶叶深加工中的高效、简便、快速的污染微滤膜再生方法.     

纳滤浓缩绿茶提取液的研究和浓缩模型

研究了绿茶提取液的纳滤浓缩分离过程,采用两种操作方式:连续式浓缩和间歇式浓缩.在连续式浓缩实验中,通过测定不同操作压力下透过实验所得的通量、水脱除率和对茶多酚的截留率来分析纳滤过程的特点,在0.4～0.8 MPa下对茶多酚的平均截留率为97.3%.在间歇式浓缩实验中,测定了膜对不同茶水比浸取所得茶汤的截留性能,实验值与浓缩模型预测值进行了比较,实测值与模型值吻合较好,表明浓缩模型对于茶多酚的纳滤浓缩分离过程具有较好的适用性,可用于浓缩过程的设计计算.     

基于神经网络的膜法薏苡仁油脱胶过程动态模拟和预测

应用BP神经网络对膜法薏苡仁油脱胶过程的膜通量动态模拟与预测.研究了神经网络的构建、训练、结果测试和模型泛化,并用得到的神经网络对不同运行条件下(操作压力和温度)膜通量进行预测.结果表明:神经网络能够很好地模拟膜法脱胶过程的通量变化,预测结果与实验实测结果能够很好的吻合.与传统模型法相比,神经网络能快速简便地得到模拟和预测膜分离过程.     

减压膜蒸馏法分离偶氮染料废水的研究

采用减压膜蒸馏过程,实验研究了0.22 μm的疏水性聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜处理偶氮染料废水的可行性.实验研究了进料温度、进料浓度、进料流速、冷侧压力对膜通量及截留率的影响.实验结果表明,在所研究的工艺条件范围内,进料温度、进料流速的提高和进料浓度、冷侧压力的降低有利于膜通量增大;进料温度的提高和进料浓度、进料流速、冷侧压力的降低使截留率增大.降低膜面的水蒸气汽化的表观活化能是提高膜通量的重要措施.     

用减压膜蒸馏淡化罗布泊地下苦咸水

考察了减压膜蒸馏过程淡化高浓度盐溶液过程中温度、浓度、真空度对膜通量的影响,结果表明:膜的渗透通量与温度的倒数呈指数关系,高真空度下膜的通量与膜两侧水蒸气分压平方根的差呈直线关系,这种直线关系说明了水蒸气在膜孔内的传质过程是以扩散为主;当盐溶液浓度达到一定量时,浓度的增大对膜通量的影响较小.将减压膜蒸馏应用于新疆罗布泊地区地下苦咸水的淡化处理,可获得馏出液电导率均小于10μS/cm的较好效果.     

膜错流过滤对透明质酸发酵液的分级研究

膜错流过滤可实现混合液中物质的分级,在生物工程领域有着广泛的应用,其过滤特性与水力条件及溶液性质有密切关系.分别采用0.45 μm、0.20 μm微滤膜和截留分子量3 000、100 000超滤膜,对其错流过滤透明质酸发酵液的特性参数进行了研究.超滤膜在稳态时的通量大于微滤膜稳态时的通量,微滤膜、超滤膜的最佳操作压力分别为0.1 MPa,0.15 MPa,最佳流速应为1.25 m/s,透明质酸浓度以2 g/L以下为宜.在pH=4,增加的离子强度为0.2～0.25 mol/L NaCl时,微滤膜对透明质酸有85%的透过率,且通量增大,而菌体被完全截留;超滤膜在pH=7,增加的离子强度为0.2～0.25 mol/L NaCl时,蛋白质对透明质酸有很高的筛分系数,透明质酸被选择性截留.研究表明,微滤和超滤相结合可实现发酵液中透明质酸分离.     

中空纤维膜双向流(TWF)分离技术的研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,对比考察了双向流膜过滤工艺与普通膜过滤工艺.结果表明,中空纤维膜上下入口的周期性切换使得双向流工艺在过滤的同时进行冲刷清洗,大大提高了过滤效率以及膜的耐污染性.清洗实验同样表明,与普通过滤工艺相比,双向流工艺中膜污染后更易清洗,膜通量基本恢复.若干工程实例表明,双向流技术已得到广泛的应用并将对膜工艺优化设计产生重要的影响.     

填充纳米SiO2对聚偏氟乙烯膜性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的膜材料,被广泛用于溶液的净化、分离、浓缩过程.但由于它的疏水性,膜在分离过程中极容易受到蛋白质等有机物的污染,会导致膜通量下降,使用寿命缩短.为提高膜的性能,将经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2粒子填充到聚偏氟乙烯铸膜液中,通过溶胶-凝胶法制得复合膜,并对该膜的形貌、韧性、亲水性和中水处理的性能进行了表征.结果表明,改性的纳米SiO2能够在膜内均匀分散,使复合膜的韧性显著提高,在处理中水过程中纳米SiO2粒子与PVDF结合良好;膜的接触角由83°下降到41°,通量相对稳定,在0.1 MPa操作压力下通量维持在280 L/(m2·h),表明复合膜的耐污染能力大大增强.     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2·h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

头孢菌素C钠溶液膜分离工艺的研究

以头孢菌素C钠盐的水溶液为对象设计实验,考察了板式膜的膜通量和溶质透过率的衰减现象,以及钠离子对膜的影响.研究结果表明,衰减的主要原因是膜表面吸附钠离子以及在膜表面形成浓差极化层;原液浓度影响膜通量是间接的;此外在宏观表现如原液浓度高、膜的处理量大、处理时间长和钠离子含量高都将加剧膜通量和溶质透过率的衰减.在实际应用中需考虑这些因素.     

改性聚偏氟乙烯膜的油吸附性研究

排除因液体流动和压力梯度造成的浓差极化、油滴形变等影响因素,用静态吸附法考察膜对油分子的吸附规律.结果表明,膜对油分子的吸附属于一级动力学吸附,吸附过程的主要控制步骤是油分子在膜表面及膜孔内的扩散.Freundlich等温方程可以很好地描述膜对油分子的吸附,拟合后的常数K和1/n均较小,证明所用的改性聚偏氟乙烯膜对油分子的吸附能力较小,吸附强度较弱,也即改性聚偏氟乙烯膜耐污染,且易清洗.膜改性可以在处理低浓度含油废水时有效减少由于膜对油分子的吸附而造成的污染.     

海水预处理一体化混凝-微滤工艺

针对渤海近岸海水浊度高、有机物和悬浮固体含量大等特点,开发了一体化混凝-微滤工艺对海水进行预处理.系统较长时间运行表明,出水水质好,能满足海水反渗透进水的要求.对污染的膜进行系统清洗后,膜通量基本可恢复至新膜水平;膜表面沉积物中Ca2+、Mg2+等的化合物含量较高;NaOCl溶液可有效洗脱膜表面UV254所代表的腐殖质类天然有机物.     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的结构与性能

以聚砜超滤膜(截留分子量10 000)为基膜,壳聚糖乙酸溶液为铸膜液,使用相转化法制备了戊二醛-硫酸混合交联壳聚糖/聚砜复合纳滤膜,并研究了壳聚糖浓度、戊二醛-硫酸混合交联剂等因素对该膜分离效果的影响.在操作压力1.6 MPa、流量30 L/h、20℃条件下,测得纯水通量为12.84 L/(m2·h),对2 000 mg/L的NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的截留率分别为6.6%,94.5%,34%和80.4%,水通量依次为6.93,11.92,6.95和6.73 L/(m2·h);对分子量不低于280的有机物截留率高于90%;对0.01～0.1 mol/L KCl溶液在0.1～0.7 MPa下测定膜的流动电位为60～6 mV/MPa.电解质离子分离机理取决于膜与电解质离子之间的电荷作用.     

以铝为支撑体的一种新型阳极氧化铝膜的制备与表征

阳极氧化铝膜在分离方面有许多优点如均一的孔径、高的热力学稳定性、独特的孔结构等,作为无机膜有较好的商业应用价值,但膜的脆性问题一直是公认的难题.用一次阳极氧化铝膜的铝面做阳极在盐酸中电解后,再在磷酸中扩孔,制得了两面贯通以大孔铝为支撑体的阳极氧化铝膜.研究了扩孔时间对膜的纯水通量、平均孔径、截留率的影响.结果表明,膜的平均孔径为65.5～119.2 nm;膜的孔径分布窄,孔隙率为28.6%～32.7%;随着扩孔时间的增加,膜的平均孔径、纯水通量均增大,而膜对聚乙二醇20 000的截留率减小;当扩孔时间为30 min时,对聚乙二醇20 000截留率达到了26.5%;膜的纯水通量随着时间的增加而减小;膜的脆性问题在一定程度上得以改善.