真空膜蒸餾機理研究.pdf

1、膜分離是一門新型的高分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)。膜蒸餾技術(shù)是膜分離技術(shù)中的一個重要分支，它是指利用一疏水性的多孔膜，膜熱側(cè)與待處理液直接接觸，待處理溶液中的水在膜熱側(cè)汽化后，氣體在壓強差的推動下，通過膜孔傳遞到膜冷側(cè)，冷凝后收集或除去的一種分離技術(shù)。 真空膜蒸餾(VMD)技術(shù)是膜蒸餾技術(shù)的一種，其研究主要集中于工藝過程及其影響因素、過程機理及過程應(yīng)用三大方面。VMD與其它膜蒸餾過程的最根本區(qū)別在于有真空系統(tǒng)提供增強驅(qū)動力，同時又

2、具有氣隙膜蒸餾的特點。 本文在評述真空膜蒸餾技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對膜蒸餾過程熱側(cè)、膜內(nèi)及冷側(cè)的質(zhì)量傳輸和熱量傳輸行為進行了深入的分析與推導(dǎo)。理論推導(dǎo)與計算表明：膜的導(dǎo)熱性對真空膜蒸餾過程的影響可以忽略，膜蒸餾過程膜內(nèi)質(zhì)量傳輸機制是努森流與粘性流共同作用的混合流機制。 本文進行了氣體滲透實驗、蒸餾水的VMD實驗及含鉻水溶液的VMD實驗。實驗結(jié)果的分析表明：在VMD過程中，其過程主要阻力來自于熱側(cè)汽化和膜內(nèi)的質(zhì)量傳輸；熱量

3、傳輸與質(zhì)量傳輸是相互影響、相互制約的；其過程中的濃度極化和溫度極化現(xiàn)象是膜蒸餾過程進行時的必然現(xiàn)象。 實驗表明，隨進料溫度、進料流速、冷側(cè)真空度的增大，膜通量增大；但進料流速增大到60dm3.h-1之后，通量隨進料流速的增長變緩；膜通量隨孔徑較快地增大，但當膜平均孔徑達到0.5μm時，截留率迅速降低，已無實際意義。 在上述理論推導(dǎo)及實驗分析的基礎(chǔ)上，本文將熱側(cè)溶劑傳輸與溶質(zhì)傳輸、膜蒸餾過程熱量傳輸與質(zhì)量傳輸相關(guān)聯(lián)，并引入