反滲透法超純水制備過程CFD模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、反滲透技術(shù)由于具有分離、純化、濃縮等功能，以及能耗低、設(shè)計(jì)制造容易、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于水處理、化工、醫(yī)藥、環(huán)保、生物、電子等領(lǐng)域。在反滲透膜使用過程中，有很多因素會(huì)影響膜的使用壽命。本文通過對(duì)螺旋卷式膜用于反滲透法超純水制備過程的分析，提出影響該過程膜的有效使用壽命的主要因素有以下三條:1、進(jìn)水水質(zhì)（主要是硬度的影響）;2、進(jìn)水操作條件（主要是水流速度）;3、膜組件自身結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)反滲透膜對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求

2、，研發(fā)了一種改進(jìn)型硬度在線監(jiān)測(cè)儀，該硬度儀以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)硬度測(cè)定法為滴定原理，將顏色傳感器采集的顏色RGB值轉(zhuǎn)換為HSB值，增強(qiáng)了判斷滴定終點(diǎn)的準(zhǔn)確性;該硬度儀還具有測(cè)量范圍廣，精度高等特點(diǎn)。采用硬度在線監(jiān)測(cè)儀，探究進(jìn)水硬度對(duì)卷式膜有效使用壽命的影響。通過CFD模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究的方法，探索了螺旋卷式膜組件的結(jié)構(gòu)、操作條件等因素對(duì)反滲透法超純水制備過程中膜的有效使用壽命的影響，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了反滲透法超純水制備過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了膜分離效

3、率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
　　本文通過CFD技術(shù)，對(duì)卷式膜組件進(jìn)行二維數(shù)值模擬，直觀地展現(xiàn)出膜內(nèi)流場(chǎng)的變化。流場(chǎng)模擬結(jié)果表明:對(duì)無隔網(wǎng)卷式膜，入口速度增加，膜通道內(nèi)的壁面剪切應(yīng)力及壓降均增大。在進(jìn)口速度相同的情況下，膜通道內(nèi)鋪有隔網(wǎng)的流動(dòng)邊界層厚度明顯小于沒有隔網(wǎng)情況下的流動(dòng)邊界層，通道內(nèi)的隔網(wǎng)增加了傳質(zhì)效果，有效地增加膜的使用壽命;膜組件的結(jié)構(gòu)對(duì)膜通道內(nèi)流體的流動(dòng)有影響，有隔網(wǎng)膜組件中流體在通道內(nèi)流動(dòng)混亂程度就比無隔網(wǎng)膜通道的

4、大，且隔網(wǎng)前后有渦流形成，渦流的存在可使溶液中各組分混合程度增大，形成濃差極化的趨勢(shì)減小，膜污染的程度就相應(yīng)減小。
　　本文對(duì)反滲透法純水制備系統(tǒng)進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)，包括純水工藝前處理、純水工藝一級(jí)反滲透、純水工藝二級(jí)反滲透、純水工藝后處理，并對(duì)無隔網(wǎng)卷式膜組件進(jìn)行了運(yùn)行結(jié)果測(cè)試。通過長(zhǎng)期運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間超過80小時(shí)后，得到純水的電導(dǎo)率超過5 us/cm，此時(shí)可認(rèn)為膜性能失效。最后，分別對(duì)膜組件的進(jìn)水參數(shù)和構(gòu)型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過綜合