微波強化膜分離傳質(zhì)過程的研究.pdf

1、膜分離是一種典型的多孔介質(zhì)內(nèi)的質(zhì)量傳遞過程。在膜分離領(lǐng)域中膜通量隨操作時間的下降限制了膜技術(shù)的進一步應(yīng)用。為了有效的提高膜過濾的速度，人們提出并應(yīng)用了諸如超聲場、電場、磁場等附加場來強化膜分離過程。一些研究者也在膜制備和氣體分離時發(fā)現(xiàn)微波的強化作用。本文在實驗室原有工作的基礎(chǔ)上，主要側(cè)重研究微波作用下黃芪水提液和顆粒懸浮液微濾過程的傳質(zhì)規(guī)律與機理。
　　 主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.微波場對黃芪水提液微濾過程中膜

2、通量的影響本部分以黃芪傳統(tǒng)回流水提液為研究對象，通過對比實驗考察微波輔助和常規(guī)微濾過程中膜通量的變化。結(jié)果表明，微波狀態(tài)下膜通量12 min的瞬時值為378.5 L/(m2h)，而傳統(tǒng)的為9.9 L/(m2h)。因此，微波場能夠很大程度地提高膜通量，促進黃芪水提液的微濾。10℃～90℃內(nèi)，溫度對黃芪水提液微濾過程的影響不大。微波輻射對混合纖維塑脂微孔濾膜的結(jié)構(gòu)基本不產(chǎn)生影響。
　　 2.微波場強化微濾過程機理的探討為了探討微波場

3、強化膜分離機制，利用環(huán)境掃描電子顯微鏡，實驗考察微波輔助和常規(guī)操作條件下濾膜表面、截面顯微結(jié)構(gòu)和膜污染情況。微波輔助微濾過程所得微濾膜的表面和截面截留顆粒較少，而傳統(tǒng)過濾所得膜面沉積大量污染顆粒。因此，可以認為微波輻射對分子產(chǎn)生的擾動作用增強了黃芪水提液中大分子物質(zhì)在膜面及支撐層多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳遞，說明微波效應(yīng)對多孔介質(zhì)物質(zhì)傳遞的促進作用，減弱了膜污染。
　　 3.微波場對二氧化鈦顆粒懸浮液膜分離過程的影響為了進一步探討微波場促進

4、膜分離過程的機制，特選用微波對之不產(chǎn)生降解作用的金屬氧化物二氧化鈦顆粒懸浮液為研究對象，通過對比實驗考察微波輔助和常規(guī)微濾過程中膜通量的變化，利用激光粒度分析儀對所配制的二氧化鈦懸浮液的顆粒尺度分布進行表征。結(jié)果表明，微波對二氧化鈦顆粒懸浮液的過濾過程存在促進作用，并且溫度對膜通量的影響不大。二氧化鈦顆粒懸浮液的濃度在微波場下過濾時與傳統(tǒng)過程相比存在不同的影響。微波場下25 g/L、30 g/L的懸浮液對應(yīng)的膜通量均比10 g/L的懸浮