多效膜蒸馏技术用于氢氧化钠稀溶液和地下盐卤的浓缩

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膜蒸馏技术是一种集膜技术与蒸馏技术于一体的新型膜分离技术，因具有设备简单、操作条件温和、截留率高以及能利用低品位热源等优点而备受关注，但造水比很低的显著劣势限制了其工业化应用。多效膜蒸馏过程在传统气隙式膜蒸馏操作的基础上引入了内部热能在线回收功能，显著提高了传统膜蒸馏过程的造水比。鉴于大量碱性工业废水和地下盐卤需要深度浓缩处理，本文采用多效膜蒸馏过程对氢氧化钠稀溶液和经软化处理后的地下盐卤进行了深度浓缩研究，同时为解决地下盐卤浓缩过程中的钙垢问题对其选择性脱钙预处理进行了研究。
　　在氢氧化钠溶液浓缩研究中考察了各操作参数的变化对多效膜蒸馏过程性能的影响。实验结果显示，多效膜蒸馏过程可以将氢氧化钠稀溶液浓缩至250 g?L-1（22.5wt％）以上，且截留率维持在99.9%以上；当冷料液进口温度T1为30℃，浓度为50 g·L-1，加热后热料液温度T3为95℃时，膜通量和造水比分别高达6.74 L?m-2?h-1和11.3；虽然氢氧化钠溶液的粘度和沸点随着浓度增加的急剧增加使得膜通量和造水比都显著下降，但是当氢氧化钠浓度达到200 g·L-1时膜通量和造水比仍可达3.05 L?m-2?h-1和5.04，这相当于普通7效蒸发器的节能效果。膜组件在连续运行的两个月内保持了良好的操作稳定性。研究结果表明，多效膜蒸馏过程能够高效节能地用于氢氧化钠稀溶液的深度浓缩。
　　选择性脱钙预处理实验结果显示：采用碳酸钠法脱钙，当加药计量比大于0.9时，钙离子的脱出率增加幅度很小而镁离子的损失率却显著升高，而当加药计量比不高于0.7时，钙离子的脱出率能超过加药计量比，且镁离子的损失率也较小；碳酸氢钠-蒸馏法脱钙具有钙离子脱除率高且镁离子损失率低的显著优势，但其脱钙成本较高；碳酸钠/碳酸氢钠-蒸馏法脱钙能够达到与碳酸氢钠-蒸馏法相当的选择性脱钙效果，且脱钙成本相对较低，更具有竞争优势。采用多效膜蒸馏技术能够将经碳酸钠/碳酸氢钠-蒸馏法脱钙和纳滤预处理后的地下盐卤（8.9°Bé）浓缩到24°Bé以上，浓缩过程中膜组件表现出较高的截留率和造水比。因此，对地下盐卤采用碳酸钠/碳酸氢钠-蒸馏法选择性脱钙、纳滤预处理和多效膜蒸馏法深度浓缩，不仅能为后续的资源化综合利用提供便利，还能获得大量的淡水资源。
　　本研究表明，多效膜蒸馏过程在含氢氧化钠料液或废水浓缩处理和地下盐卤资源化综合利用等方面具有广阔的应用前景。

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作者
刘晶;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科生物化工
授予学位硕士
导师姓名秦英杰;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类技术方法;
关键词
膜蒸馏技术; 氢氧化钠; 地下盐卤; 选择性脱钙; 废水处理;

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