熱致相分離聚丙烯平板微孔膜的研制及其膜蒸餾特性研究.pdf

1、膜分離是一門新型的分離技術(shù)，其中微孔過濾是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的膜過程之一。目前商品化的微孔濾膜孔徑分布較寬，因此在膜萃取、膜蒸餾、膜吸收等新型膜過程中分離性能較差。本研究的目的是研制開發(fā)一種孔徑分布窄、價格低廉、疏水性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好且性能優(yōu)良的平板微孔過濾膜，并對其膜蒸餾特性進(jìn)行研究。 本文采用熱致相分離(TIPS)法成功制備了孔直徑分布集中于0.02～0.1μm的聚丙烯(iPP)平板微孔膜，稀釋劑為豆油，并確定了成膜條件。表征

2、了研制系列聚丙烯平板微孔膜的機(jī)械性能、厚度、灰分、疏水性能、熱性能及孔特性參數(shù)，用掃描電鏡(SEM)觀測了膜孔結(jié)構(gòu)。 基于熱力學(xué)及結(jié)晶動力學(xué)理論，探討了成膜機(jī)理，解決了平板膜制備過程中晶習(xí)控制、孔徑分布及控制等技術(shù)難題。研究了聚丙烯濃度和熔融指數(shù)、稀釋劑種類及含量、成核劑種類及含量、淬冷水浴溫度等成膜因素及條件對聚丙烯平板微孔膜結(jié)構(gòu)及透水性能的影響，當(dāng)滲透壓力差為0.15MPa時，自制膜的純水通量達(dá)359kg/(m2·h)。

3、 研究了自制膜組件的真空膜蒸餾(VMD)特性，采用正交試驗設(shè)計法確定了VMD膜的最佳制膜條件：稀釋劑為豆油、iPP濃度為27wt.％、iPP熔融指數(shù)(MI)為16.08g/10min、淬冷溫度為20℃、成核劑己二酸含量為0.5wt.％、萃取劑為正己烷、鑄膜液溫度為190℃、刮板溫度為210℃。 同時考慮Poiseuilleflow與Knudsendiffusion兩種機(jī)理，建立了VMD用聚丙烯平板膜組件純水VMD過程熱量與質(zhì)

4、量傳遞數(shù)學(xué)模型。以純水VMD過程實驗數(shù)據(jù)，回歸了自制膜組件VMD過程進(jìn)料側(cè)邊界層對流傳熱系數(shù)，并將其應(yīng)用于建立描述該組件NaCl水溶液VMD過程的數(shù)學(xué)模型，研究了過程的溫度極化現(xiàn)象及其對熱量、質(zhì)量傳遞的影響，模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合較好。NaCl水溶液VMD過程產(chǎn)品水脫鹽率均在99.9％以上。 首次采用自制的膜組件在渤海灣海水淡化產(chǎn)業(yè)上做膜蒸餾的探索性實驗。當(dāng)真空側(cè)壓力為3kPa、進(jìn)料溫度為323.15K、流量為50L/h時，渤海