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海水是取之不尽用之不竭的水资源,而基于利用水蒸气蒸发的原理的海水淡化技术具有工艺复杂、耗能等缺点,而膜蒸馏技术具有分离效率高、设备简单等特点,将其应用于海水淡化有着广阔的前景。本文基于中环膜材料科技有限公司的膜蒸馏海水淡化项目,应用公司自主设计的新型膜蒸馏组件和经过疏水涂层处理后的PVDF中空纤维膜,研究了膜蒸馏分离氯化钠盐溶液过程。改变热料液的温度、流速和含盐量,并且保持组件内冷却水量充足,研究了气隙-真空耦合膜蒸馏(AG+VMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)和真空膜蒸馏(VMD)过程的通量、热料液进出口温度差值。研究结果表明:三种膜蒸馏过程的通量随热料液温度升高而增加;在同样的操作工艺参数条件下,热料液的温度升高,AG+VMD过程的通量比AGMD和VMD过程的通量之和低0.10~0.24 L/(m~2.h),并且AG+VMD过程热料液的进出口温度差值最大;三种膜蒸馏过程的热料液含盐量由3%增加至17%,通量下降1~2 LMH。为了研究膜蒸馏的热回收效率,改进了膜蒸馏装置,以待处理的盐溶液作为渗透蒸汽冷凝的冷却介质。改变盐溶液流量和膜蒸馏过程的真空度,研究了AG+VMD、AGMD和VMD过程的通量、热回收效率以及边界层温度的变化规律。研究结果表明,膜蒸馏过程的真空度增加通量增加,而边界层温度下降,热效率提高。在盐溶液循环量为9.8 L/h时,真空度从0.070 MPa增加至0.085 MPa时,AG+VMD和VMD过程的热回收效率分别由19.7%、25.1%增加至25.2%、32.7%;盐溶液的流量由3 L/h增加至11.7 L/h,膜蒸馏过程的通量增加,热料液侧的边界层温度下降,热效率提高。在真空度为0.090 MPa时,AG+VMD过程的热回收效率由20.1%增加至24.2%,而AGMD过程的热回收效率由28.8%上升至42.7%。综上所述,为了充分回收利用透过蒸汽所携带的热量,进行AG+VMD耦合装置设计时,应在透过蒸汽收集管路中串联换热器,确保蒸汽彻底冷凝的同时也回收显热。