PTFE平板膜微孔结构调控及膜蒸馏性能研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuzhiqing1984
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膜蒸馏(MD)是膜技术与蒸馏过程有机结合的一种新型膜分离技术,其以膜两侧的蒸汽压差为传质驱动力,气体分子扩散透过膜孔,液体和难挥发性物质被阻隔在料液测从而实现分离目的。MD具备分离纯度高、运行条件温和等优点。然而,其产水通量低、MD膜材料抗污性差等缺点限制其应用。聚四氟乙烯(PTFE)平板膜具有强疏水、物化性能稳定、抗污性强、孔径小、孔隙丰富等优点,是MD膜的理想材料。鉴于此,本文采用“挤出-拉伸-热定型”方法制备PTFE平板膜,并将其用于气扫式膜蒸馏(SGMD)进行脱盐实验,研究平板膜制备参数对膜结构、膜性能及SGMD脱盐性能的影响,设计正交试验,优化SGMD过程中的操作参数。通过连续性实验研究膜污染及通量恢复性能。结果表明:(1)“挤出-拉伸-热定型”方法可制备PTFE平板膜,其具有独特的“原纤-结点”网状微孔结构。在制备过程中,纵向拉伸倍数增加,PTFE原纤伸长,平均孔径、孔隙率增大;横向拉伸倍数增加,节点发生劈裂,原纤倾斜,平均孔径降低,孔隙率增大;热定型温度升高,热定型时间延长,原纤、节点收缩熔融,孔径先增大后减小,孔隙率减小。此外,PTFE平板膜热定型后结晶减小,导致其表面能降低,疏水性增强。(2)SGMD脱盐过程中,PTFE平板膜平均孔径增加,传质效率增加,产生通量提高;料液温度升高,膜两侧蒸汽压差增大,传质驱动力增强,产水通量增大;料液流速加快,温差极化、浓度极化现象削弱,产水通量提高;料液浓度增加,水的活性下降和浓差极化引起产水通量降低。脱盐率均保持在99.9%以上。(3)SGMD连续运行200小时实验过程中,膜表面会发生污染,导致产水通量有所下降。周期性清洗恢复实验表明,试剂清洗可以缓解膜污染,恢复产水通量,实验用1M酸性清洗膜的产水通量恢复率达到95%以上。
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