超聲場強化管狀陶瓷膜微濾TiO2懸漿液過程.pdf

1、超聲場所產(chǎn)生的機械振動、聲沖流及聲空化能夠有效地抑制膜分離過程中的膜污染和濃差極化現(xiàn)象,一定程度上提高了膜滲透通量。而陶瓷膜具有機械強度高、耐酸堿、耐高溫、分離性能穩(wěn)定等優(yōu)點,且已成功應(yīng)用于工業(yè)中。本論文研究了清洗槽式超聲場強化管狀陶瓷膜微濾分離TiO2懸漿液過程。
　　 利用由三維定位儀和超聲波聲強測量儀組成的聲強測量裝置對超聲波穿透以清水、TiO2懸漿液為介質(zhì)的不銹鋼管及陶瓷膜管后的聲強分布進行了測量。同時,以TiO2顆粒為

2、分離體系,在多通道陶瓷膜微濾系統(tǒng)中研究了超聲場強化微濾過程。在清水中,超聲波穿透不銹鋼管后聲強平均衰減了45.0％,而穿透厚度為10.0.mm的陶瓷膜后衰減了90.0％以上,超聲波在顆粒懸浮液中傳播有一定的衰減,但衰減性不明顯。在超聲場輔助微濾顆粒懸漿液過程中,膜總阻力由5.56×1011 m-1降到4.77×1011 m-1,膜滲透通量增加了17.0％,膜面濾餅質(zhì)量由337 g·m-2降低到204 g·m-2,濃差極化層內(nèi)質(zhì)量傳遞系數(shù)

3、由3.5×10-5 m·s-1增加到5.2×10-5 m·s-1。在跨膜壓差為80 kPa、溫度為35℃、膜面流速為1.0 m·s-1、料液濃度為5.0 g·L-1操作條件下,平均膜通量提高了51％。
　　 依據(jù)濾餅過濾理論,研究了超聲波對過濾常數(shù)、濾餅壓縮性指數(shù)、膜面沉積濾餅質(zhì)量的影響。超聲作用下,恒壓過濾常數(shù)由5.56×10-4m2·s-1提高到1.27×10-3 m2·s1’,不同時刻的單位膜面濾餅質(zhì)量僅為無聲場作用時的5

4、0％左右。無超聲作用下濾餅的壓縮性指數(shù)為0.653,而超聲作用下的s為0.670,可知TiO2顆粒形成的濾餅屬于中等可壓縮性物料。
　　 同時,針對超聲強化膜分離過程中能耗高的問題,提出了一種節(jié)能、新型超聲強化膜分離操作方式,即微濾與超聲場的交變過程。該操作方式能夠獲得較高膜通量恢復(fù)率和平均膜通量,在超聲功率為45 kHz和頻率為500 W條件下,膜通量恢復(fù)到初始值的94.0％；超聲作用時間為10 sec,微濾時間為8 min時