微波辅助膜蒸馏技术应用基础研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 纪仲光 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 栾兆坤，王军 |
| 关键词 | 微波辅助膜蒸馏 传质强化 膜污染 膜清洗及干燥 膜脱盐 Microwave-assisted membrane distillation Enhancement of mass transfer Membrane fouling Membrane cleaning and drying Membrane Desalination |
| 其他题名 | Applied Fundamental Research on Microwave-assisted Membrane Distillation Technology |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 本文针对当前膜蒸馏技术存在的膜通量低、膜污染清洗困难等限制其技术发展及规模化应用的关键问题，将微波技术和膜蒸馏技术耦合，构造微波辅助膜蒸馏工艺系统，开展微波对膜蒸馏传质过程、结晶过程、膜污染清洗干燥过程的影响研究，并进一步试验考察了微波膜蒸馏技术处理含盐有机废水的效果，取得了如下创新性成果： 1. 设计制作了微波真空反应腔，搭建了微波真空膜蒸馏工艺系统；以光纤测温仪在腔体内对流动纯水测温的方式对微波真空反应腔内部的微波场分布状况进行了测试，证实此反应腔内微波场分布较为均匀，保证了后续微波真空膜蒸馏传质过程研究所依据温度数据的可靠性。 2．系统考察了操作条件对微波真空膜蒸馏传质过程的影响，并分析了微波强化传质机理。研究结果表明微波作用明显强化膜蒸馏的传质过程，在适当的操作条件下，得到了本研究下最大的膜蒸馏传质系数增加率 27.7%，而且低进料温度，低进料流速、高真空度和较高的膜丝分散度更有利于微波对真空膜蒸馏传质过程的强化；在膜材料置于微波辐射环境中超过 120 h的情况下，膜蒸馏过程前后膜丝机械性能、晶体结构、疏水性能等测试结果证实了微波辐射并没有对膜材料的各项性能造成显著影响。 3. 研究分析了微波辐射作用下，膜蒸馏过程中 NaCl和CaCO3两种典型无机盐在膜表面结晶情况，并考察了NaCl浓度对溶液吸收微波性能以及对微波膜蒸馏传质过程的影响。高浓度无机盐溶液吸收微波能力更强，且有利于微波膜蒸馏在低进口温度下维持高通量；微波辐射会减小 NaCl在膜表面沉积晶体颗粒的数量，但会造成 CaCO3晶体沉积颗粒数量大大增加；微波作用下沉积晶体粒度更为均匀。 4. 选取了CaCO3和CaSO4两种钙盐盐污染及腐殖酸-钙盐混合污染作为研究对象，考察了微波辐射对疏水膜污染清洗效率的影响；并研究分析了微波辐射对润湿膜干燥过程的强化作用。微波辐射明显加速了两种钙盐污染的清洗速率，反映微波强化效率的参数―清洗速率比最大达到了 1.58；微波辅助清洗腐殖酸混合污染后的膜蒸馏通量恢复率比常规清洗膜高出 10.8%；微波的深度清洗作用可以较好地抑制膜的二次润湿。微波强化润湿膜干燥实验证实了微波干燥具有常规干燥不可比拟的超高效率；微波干燥并没有改变膜的孔径分布。 5. 系统开展了微波光催化真空膜蒸馏处理腐殖酸模拟废水以及印染废水的研究，深入探讨了微波光催化作用对膜蒸馏过程及废水处理效率的影响。试验表明以 PP膜为膜材料时，微波强化传质效果显著；腐殖酸废水处理研究中，微波光催化作用有效的缓解了腐殖酸及其络合物对膜表面的污染，有效抑制了膜蒸馏通量的下降；印染废水处理研究中，微波光催化作用使得废水的 COD在6h内的去除率达到了86.2%，UV254在相同的时间里下降了92.6%，微波光催化作用对印染废水取得了理想的处理效果。 |
| 公开日期 | 2014-07-15 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7586]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 纪仲光. 微波辅助膜蒸馏技术应用基础研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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