基于流體力學(xué)響應(yīng)的膜污染控制方法研究.pdf

1、為了減輕膜污染，本文基于流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)了一種泄壓式脈沖過(guò)濾工藝。實(shí)驗(yàn)以高污染性醬油作為模擬料液，以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維內(nèi)壓式超濾膜作為過(guò)濾介質(zhì)，考察了泄壓式脈沖過(guò)濾工藝對(duì)減輕膜污染，提高膜通量的效果。然后借鑒前期科研成果，向料液中投加適量硅藻土助濾劑以強(qiáng)化對(duì)膜污染的控制。最后，提出臨界運(yùn)行通量概念，考察不同工藝在較高壓力時(shí)的膜污染情況，以分析所提工藝對(duì)減輕膜污染，提高膜通量的效果。
　　論文所設(shè)計(jì)的泄壓式脈沖工藝，實(shí)現(xiàn)

2、了對(duì)膜表面濾餅層沖刷的目的。結(jié)果表明該泄壓式脈沖在壓力損失22.5％的不利情況下，通過(guò)減薄濾餅層，獲得膜通量比傳統(tǒng)無(wú)脈沖過(guò)濾方式提高了14.9％。說(shuō)明該種工藝對(duì)膜污染的控制發(fā)揮了積極作用，彌補(bǔ)了因壓力損失造成的膜通量下降，是一種可行的膜污染控制方法。并且，該工藝簡(jiǎn)單實(shí)用，有利于工業(yè)化應(yīng)用。
　　為強(qiáng)化對(duì)膜污染的控制效果，基于微粒子輔助過(guò)濾原理，首次提出通過(guò)向料液中投加硅藻土助濾劑強(qiáng)化脈沖工藝控制膜污染。利用硅藻土在膜表面微孔處的架

3、橋作用，形成相對(duì)疏松的濾餅層，避免污染物直接在膜表面形成致密濾餅層而導(dǎo)致膜通量迅速衰減，然后再通過(guò)脈沖產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力，對(duì)濾餅層進(jìn)行有效沖刷，從而降低濾餅層阻力，達(dá)到提高膜通量的目的。結(jié)果表明，通過(guò)硅藻土與脈沖工藝耦合，濾餅層阻力相對(duì)于無(wú)脈沖工藝降低了24.5％，其所占總過(guò)濾阻力百分比由原來(lái)無(wú)脈沖工藝的72.7％，降低到67.9％，膜通量提高了33.3％。與僅投加硅藻土助濾劑膜通量提高8％和脈沖工藝下膜通量提高14.9％相比，硅藻土與脈沖

4、組合工藝下，膜通量實(shí)現(xiàn)了大幅度提高。
　　為反映所提工藝對(duì)膜污染控制情況，提出了臨界運(yùn)行通量概念:在過(guò)濾過(guò)程中，膜通量隨著壓力的增大而增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)后，膜通量不再增加，只是隨著壓力繼續(xù)增大而維持穩(wěn)定甚至下降，此膜通量最大點(diǎn)即為臨界運(yùn)行通量，其對(duì)應(yīng)操作壓力定義為臨界運(yùn)行壓力。結(jié)果表明，濾餅層阻力由濾餅層致密性和濾餅層厚度兩個(gè)因素構(gòu)成，料液性狀（有無(wú)助濾劑）和過(guò)濾壓力決定濾餅層致密程度，工況條件（有無(wú)脈沖、過(guò)濾時(shí)長(zhǎng)等）決定濾餅層厚度