天然有机物及无机盐对膜蒸馏过程的影响VIP免费

天然有机物及无机盐对膜蒸馏过程的影响高海瑞1,2,�王�军3,�王永红2,�沈炳耘1,�刘�江2(1.内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;2.内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020;3.中国科学院生态环境研究中心,北京100085)��摘�要:�系统地研究了天然有机物(NOM)、离子强度、溶液pH以及Ca2+对膜蒸馏过程的影响。结果表明:溶液pH、水中有机物的组成及含量、水中无机盐的种类及含量均对膜蒸馏过程产生重要影响。腐殖酸溶液膜蒸馏过程的膜通量是逐渐衰减的;当溶液中无Ca2+存在时,离子强度、腐殖酸的浓度及溶液的pH对膜蒸馏过程影响不大;当溶液中有Ca2+存在时,Ca2+与腐殖酸易形成络合物从而导致腐殖酸凝胶沉积,这是膜蒸馏过程中膜通量衰减的主要原因,且高pH的腐殖酸溶液比低pH的更易发生凝胶现象,导致膜污染。��关键词:�腐殖酸;�膜蒸馏;�膜通量;�膜污染中图分类号:TU991��文献标识码:A��文章编号:1000-4602(2009)21-0033-05EffectsofNaturalOrganicMattersandInorganicSaltsonMembraneDistillationProcessGAOHa-irui1,2,�WANGJun3,�WANGYong-hong2,�SHENBing-yun1,�LIUJiang2(1.SchoolofEnergyandPowerEngineering,InnerMongoliaUniversityofTechnology,Hohhot010051,China;2.InnerMongoliaPowerScienceResearchInstitute,Hohhot010020,China;3.ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China)��Abstract:�Theeffectsofnaturalorganicmatters(NOM),ionicstrength,solutionpHandCa2+onmembranedistillationprocesswereinvestigated.TheresultsshowthatthesolutionpH,thecompositionandcontentoforganicmattersandinorganicsaltshaveanimportanteffectonmembranedistillationprocess.Themembranefluxofhumicacidsolutiondesalinationdecreasesgradually.WhenthehumicacidsolutionhasnoCa2+,theionicstrength,humicacidconcentrationandsolutionpHhavelesseffectonmembranedistillationprocess.WhenCa2+existsinthesolution,thecomplexcompoundofhumicacidandCa2+iseasilyformedandcausesdepositionofhumicacidge,litisthemaincauseofmembranefluxattenuation.ThegelismoreeasilyformedinthesolutionwithhighpHthaninthesolutionwithlowpH,sotheformeriseasiertoproducemembranefouling.��Keywords:�humicacid;�membranedistillation;�membraneflux;�membranefouling��基金项目:国家自然科学基金资助项目(50678169);�北方联合电力公司攻关计划项目��微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等膜滤过程的传质机理为溶液的扩散过程,当处理含有机物的天然水体时,有机物的浓度、溶液的pH以及水体离子的强度与种类对膜通量有极大的�33�第25卷�第21期2009年11月������������中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATER�������������Vo.l25No.21Nov.2009影响,膜通量一般呈急剧下降趋势[1~10]。因此,上述膜滤过程对水质预处理要求较高,且膜组件清洗频率较为频繁,目前这些膜滤过程正逐步向功能膜、抗污染膜方向发展。膜蒸馏(MD)技术是一种采用疏水微孔膜,以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。随着膜材料技术的发展,以膜蒸馏为核心的清洁生产工艺的开发成为研究热点之一[11]。MD技术被大量应用于具有废热资源的应用研究领域,或与其他技术耦合形成清洁生产工艺,以克服其高能耗的缺点。MD过程属于低压运行过程,膜的传质过程为蒸汽的传输过程,与其他膜滤过程相比,水中污染物对膜蒸馏过程的影响相对较小。但因膜面存在温度极化及浓度极化现象,且疏水膜材料本身存在疏水亲油的特性,易造成膜垢的产生,故应在长周期的试验基础上加以系统分析。1�试验材料与方法1�1�试验装置与流程试验采用直接接触式膜蒸馏(DCMD),试验装置如图1所示。含盐水通过恒温水浴加热,泵入中空纤维膜组件的膜丝内侧,渗出液于膜外侧输出并以自来水冷却,通过磁力泵实现膜蒸馏热侧和冷侧的循环。膜组件热侧和冷侧的进、出口装有温度计,记录温度变化。热侧与冷侧的流速采用转子流量计测定,并用量筒进...