膜接觸器除氧性能試驗研究及其傳質(zhì)分析.pdf

1、工業(yè)上對于鍋爐給水中溶解氧含量要求較高，目前各種傳統(tǒng)的除氧方法都存在一定不足。膜法除氧技術(shù)是將膜分離技術(shù)和脫氣技術(shù)相結(jié)合的新型氣液膜分離過程。膜法除氧技術(shù)效果較好，且節(jié)能環(huán)保，在電子等行業(yè)的高純水制備中已得到廣泛應(yīng)用，但是在鍋爐給水除氧中還未得到普遍應(yīng)用。因此，膜接觸器在鍋爐給水除氧中的應(yīng)用研究對于該法在工業(yè)上的推廣普及具有指導(dǎo)意義。本研究采用真空膜法除氧技術(shù)，對水中的溶解氧進(jìn)行脫除。研究內(nèi)容主要包括膜材料和膜組件的選擇、膜接觸器除氧性

2、能研究、膜污染分析和膜清洗研究、除氧過程的傳質(zhì)分析等幾個方面的內(nèi)容。 膜材料的選擇對于膜接觸器的操作條件和除氧效果具有重要影響。本研究選擇聚丙烯作為膜材料，首先對清水以及各種化學(xué)清洗溶液對于膜材料的親疏水性進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果表明，清水及酸堿溶液對于膜材料呈現(xiàn)良好的疏水性，不會潤濕膜表面及膜孔，符合膜法除氧的工藝要求；異丙醇溶液對膜材料呈現(xiàn)親水性，但它本身具有很強的揮發(fā)性，易于從膜表面揮發(fā)掉。 以真空膜法除氧技術(shù)為核心工

3、藝，對膜接觸器的除氧效果進(jìn)行了中試研究。膜接觸器采用聚丙烯中空纖維膜制作，試驗考察了膜接觸器的除氧效率及其影響因素，試驗結(jié)果表明：(1)在一定流量范圍內(nèi)，不同的操作條件下，膜接觸器具有較好的除氧效率，并維持在80％左右；(2)進(jìn)水流量的增大會減少膜接觸器的液相傳質(zhì)時間，除氧效率下降，而在一定的流量范圍內(nèi)，膜組件能保持較穩(wěn)定的除氧效率；(3)增大真空度，使得氣液兩相壓差增大，除氧效率上升；(4)溫度的變化對除氧效率基本沒有影響，但組件的進(jìn)

4、水溶解氧濃度隨著溫度的升高有較明顯的降低，相應(yīng)出水溶解氧濃度也降低，因此可適當(dāng)提高進(jìn)水溫度來增強除氧效果;(5)在處理較大流量的進(jìn)水時，可采用組件并聯(lián)的方式；同時，兩級串聯(lián)組件在效果和經(jīng)濟上是最優(yōu)化的。 膜接觸器在長期運行后，除氧效率出現(xiàn)較明顯的衰減，對兩套除氧設(shè)備運行情況的分析結(jié)果表明進(jìn)水水質(zhì)是膜接觸器除氧效率降低的主要影響因素，且膜組件被污染。試驗用場發(fā)射掃描電鏡對污染膜進(jìn)行了微觀觀察，結(jié)果表明污染主要發(fā)生在膜表面，膜孔內(nèi)含

5、有少量的污染物；能譜分析及傅立葉全反射紅外光譜的分析結(jié)果表明膜上污染物主要為有機物，對進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行分析的結(jié)果也表明有機物應(yīng)為主要污染成分。對污染膜進(jìn)行清洗研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)清洗液清洗及氣相吹脫清洗都有較好的清洗效果。氣相吹脫清洗效果較好且經(jīng)濟環(huán)保，應(yīng)首先考慮；其次再考慮使用化學(xué)清洗法。為了更好地發(fā)揮膜接觸器的性能并延長其使用壽命，應(yīng)對組件進(jìn)行定期的清洗維護。 對除氧過程進(jìn)行傳質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)傳質(zhì)過程為液相阻力控制過程，氣相阻力及膜阻力可忽略