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错流微滤和超滤的一种新的数学模型

四川大学学报（工程科学版） 2000年第4期32卷 51-55页

作者：宋航石炎福付超四川大学化学工程系成都610065

运用流体力学的基本理论 ,以微滤和超滤过程中膜污染研究结果为依据 ,提出了一种新的数学模型 ,其模型参数仅用极少量甚至两点实验值就可较准确地获得。用两种有代表性的无机膜和有机膜分离性质相差很大的固 -液和液 -液非均相混合物的... 详细信息

运用流体力学的基本理论 ,以微滤和超滤过程中膜污染研究结果为依据 ,提出了一种新的数学模型 ,其模型参数仅用极少量甚至两点实验值就可较准确地获得。用两种有代表性的无机膜和有机膜分离性质相差很大的固 -液和液 -液非均相混合物的实验结果 ,对该模型进行了检验 ,膜通量计算的总平均偏差小于 5 %。还就膜、流体性质和流动状况对膜污染层厚度和浓度的影响。

关键词：数学模型膜通量膜污染错流微滤超滤

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错流微滤过程中的反冲规律研究

石油炼制与化工 2017年第7期48卷 1-5页

作者：郑博唐晓津毛俊义宗保宁中国石化石油化工科学研究院北京100083

采用水-氧化铝颗粒组成的混合物,模拟石油化工领域中常见的液-固分离体系,重点研究该体系错流微滤过程中的反冲规律。以滤膜渗透通量、操作周期内平均滤膜渗透通量和反冲后滤液中颗粒浓度作为评价反冲效果的重要参数,系统考察了反冲时... 详细信息

采用水-氧化铝颗粒组成的混合物,模拟石油化工领域中常见的液-固分离体系,重点研究该体系错流微滤过程中的反冲规律。以滤膜渗透通量、操作周期内平均滤膜渗透通量和反冲后滤液中颗粒浓度作为评价反冲效果的重要参数,系统考察了反冲时间和反冲压差对反冲效果的影响。结果表明:采用液相反冲技术可以有效降低过滤阻力,恢复滤膜渗透通量,在固含率分别为1%和5%的条件下,反冲过程均在瞬间内完成,反冲时间为1~2s;反冲压差越高,反冲效果越好,优选的反冲压差为0.5~0.6 MPa。

关键词：反冲错流微滤渗透通量过滤阻力

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错流微滤炭膜基ZrO2动态膜形成机理研究

错流微滤炭膜基ZrO2动态膜形成机理研究

作者：柏斌大连理工大学

学位级别：硕士

动态膜(DM)是一种次生膜,形成于基膜(多孔陶瓷膜、炭膜和聚合物膜等)膜表面,当基膜孔径和颗粒大小可比时,颗粒会被截留且沉积在基膜表面形成动态膜。动态层和基膜都是非对称结构。动态膜的主要的特点就是制备简单且易清洗,可提高膜的抗... 详细信息

动态膜(DM)是一种次生膜,形成于基膜(多孔陶瓷膜、炭膜和聚合物膜等)膜表面,当基膜孔径和颗粒大小可比时,颗粒会被截留且沉积在基膜表面形成动态膜。动态层和基膜都是非对称结构。动态膜的主要的特点就是制备简单且易清洗,可提高膜的抗污染能力,其截留效果优于基膜本身并且具有微滤和超滤的性能。目前关于动态膜的研究主要集中在实验阶段,研究内容主要包括操作条件(如,温度、跨膜压差、错流速率和料液浓度)对渗透过程的影响;理论研究多采用堵塞模型进行对实验数据进行拟合,发现多数过程符合标准过滤模型和滤饼过滤模型,深入的理论研究还有待加强。目前关于动态膜预测模型研究较少。现有的剪切扩散模型和浓度极化模型可以简单的预测膜通量变化,而力平衡模型一般只进行单一方向的颗粒受力分析。在动态膜形成中颗粒沉积机理的研究还缺乏系统性,特别是颗粒多方向上受力情况下的沉积机理不明确。本文在实验研究的基础上,全面开展动态膜形成机理的理论和实验研究。首先,通过分析实验现象和规律,从理论上分析膜管内颗粒的受力情况,分别建立水平膜管内轴向、径向和圆周方向上的颗粒沉积临界粒径模型,讨论温度、错流速度和渗透通量对沉积颗粒临界粒径影响;其次,以临界粒径模型为核心建立动态膜形成模型来预测动态膜增长规律;最后,以多孔炭膜为基膜,以Zr02为涂膜材料,进行膜管内动态膜的制备实验,验证临界粒径模型和动态膜形成模型的可靠性,深入探讨颗粒沉积机理。

关键词：动态膜错流微滤临界粒径模型颗粒沉积

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应用颗粒受力模型模拟平板膜错流微滤过程

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2010年第2期29卷 332-335页

作者：韩越梅刘翠波大连大学机械工程学院辽宁大连116622 深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518031

为了揭示跨膜压差和悬浮液浓度对膜污染的影响规律,采用理论计算和数值模拟的方法,推导了恒压条件下颗粒受力模型函数,并对恒压错流微滤过程进行了数值模拟计算。在对模型的准确性进行验证之后,模拟计算了不同跨膜压差TMP、不同悬浮液... 详细信息

为了揭示跨膜压差和悬浮液浓度对膜污染的影响规律,采用理论计算和数值模拟的方法,推导了恒压条件下颗粒受力模型函数,并对恒压错流微滤过程进行了数值模拟计算。在对模型的准确性进行验证之后,模拟计算了不同跨膜压差TMP、不同悬浮液浓度条件下渗透速度和滤饼厚度的情况。得出了渗透速度随TMP的增大或原料液浓度的减小而增大,滤饼厚度随TMP和原料液质量浓度增大而加厚。以上模拟可以在一定程度上指导实验的设计、操作等。

关键词：平板膜错流微滤颗粒受力模型数值模拟

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动态膜在错流微滤系统中的应用

水处理技术 2005年第12期31卷 59-62页

作者：李方李俊陈季华卓琳云东华大学环境科学与工程学院上海200051

利用6000目的高岭土作为动态膜涂膜材料,在相同的条件下过滤活性污泥和二级出水。实验结果显示,动态膜过滤在出水水质和通量方面明显优于直接过滤,而处理二级出水在膜通量方面没有优势。清洗实验结果表明动态膜能有效降低膜内部污染,并... 详细信息

利用6000目的高岭土作为动态膜涂膜材料,在相同的条件下过滤活性污泥和二级出水。实验结果显示,动态膜过滤在出水水质和通量方面明显优于直接过滤,而处理二级出水在膜通量方面没有优势。清洗实验结果表明动态膜能有效降低膜内部污染,并能恢复到新膜通量的90%。污泥浓度越大,通量越小。提高膜面流速和增加压力都能有效的提高膜通量,但提高膜面流速更经济。

关键词：动态膜错流微滤二级出水活性污泥通量

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陶瓷膜构型对错流微滤酵母悬浮液性能的影响

南京工业大学学报（自然科学版） 2011年第2期33卷 47-50,93页

作者：邓唯邢卫红范益群南京工业大学化学化工学院材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009

采用3种构型的陶瓷微滤膜元件对酵母悬浮液进行错流过滤实验,考察陶瓷膜元件的构型对于其错流过滤性能的影响。结果表明:减小陶瓷膜元件的通道直径可以提高料液在膜表面的剪切力,有助于提高过滤稳定通量和临界压力,在3 m/s膜面流速、0.1... 详细信息

采用3种构型的陶瓷微滤膜元件对酵母悬浮液进行错流过滤实验,考察陶瓷膜元件的构型对于其错流过滤性能的影响。结果表明:减小陶瓷膜元件的通道直径可以提高料液在膜表面的剪切力,有助于提高过滤稳定通量和临界压力,在3 m/s膜面流速、0.1 MPa跨膜压差条件下,单管、19通道、55通道的稳定通量分别为96、128、196 L/(m2.h);在3 m/s膜面流速条件下,3种陶瓷膜元件的临界压力分别约为0.15、0.2、0.2 MPa。另外,减小通道直径还可以减小滤饼层的比阻,有利于降低过滤阻力;与提高膜面流速来增大过滤通量的方法相比,减小陶瓷膜的通道直径具有能耗较小的优点。

关键词：陶瓷膜构型错流微滤比阻能耗

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悬浮液体系错流微滤过程研究

现代化工 1997年第7期17卷 19-22页

作者：张效林薛伟明亢茂德陈杰西北大学化工系西北纺织工学院

对悬浮液体系的错流微滤（ＣＦＭＦ）过程进行理论分析和实验研究，探讨了料液类别、浓度、循环流速及操作时间、压力等参数对ＣＦＭＦ性能的影响。建立了稳态ＣＦＭＦ过程的简化组合模型，对过程的计算具有现实意义。

关键词：错流微滤悬浮液复合微滤膜膜分离分离过滤

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陶瓷膜错流微滤悬浮液过程的非稳态模拟

陶瓷膜错流微滤悬浮液过程的非稳态模拟

作者：马智英太原理工大学

学位级别：硕士

微滤是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术，广泛应用于各工程领域流体中微粒的分离与净化。错流微滤过程的模拟一直是研究的热点，但是大多为稳态模拟，鲜有非稳态模拟报道。因膜通量随时间不断下降直至趋于稳定是错流微滤... 详细信息

微滤是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术，广泛应用于各工程领域流体中微粒的分离与净化。错流微滤过程的模拟一直是研究的热点，但是大多为稳态模拟，鲜有非稳态模拟报道。因膜通量随时间不断下降直至趋于稳定是错流微滤过程的显著特征，故本文对错流微滤碳酸钙悬浮液非稳态过程进行理论和实验研究，获得适用较广操作条件范围的非稳态数学模型。本文引入膜通量下降率J╱J，由于膜纯水通量J体现了膜的特性，使单独分析错流微滤过程膜面区域成为可能，过程分析明显简化。从近膜面微粒的受力分析出发，对错流微滤过程进行因次分析，获得两个与传统形式相同、但具有特殊意义的新特征量Eu和Re。在错流微滤分离机理基础上，建立了包含Eu和Re的非稳态膜通量数学模型：上式经积分得到不同时间下膜通量的数学表达式实验使用19孔道的α-AlO陶瓷膜，对不同料液性质和操作条件下的膜通量进行测定。用Fortran 90 Marquardt非线性拟合程序对模型中所含待定参数K、K进行回归，结果显示K、K不受操作条件的影响。模型在下列较宽参数范围与实验拟合良好，平均相对误差为4.4％：微粒粒径2≤d╱d≤9(本实验0.4μm＜d＜1.8μm)，操作压差0.1 MPa＜△P＜0.2 MPa，错流速率1.4 m·s＜ν＜3.5 m·s，料液浓度0.65kg·m＜c＜1.2kg·m。

关键词：错流微滤无因次特征量非稳态数学模型非线性回归

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两相流管式膜错流微滤的模型建立及研究

两相流管式膜错流微滤的模型建立及研究

作者：张威大连理工大学

学位级别：硕士

本文对两相流管式膜错流微滤的膜污染过程进行了分析,通过对渗透通量强化效果最佳的弹状流的速度计算,揭示了引入气液两相流后膜管中混合流体的真实流动状况;首次将降膜液层速度分布计算与单颗粒模型相结合,建立了能计算出两相流错流微... 详细信息

本文对两相流管式膜错流微滤的膜污染过程进行了分析,通过对渗透通量强化效果最佳的弹状流的速度计算,揭示了引入气液两相流后膜管中混合流体的真实流动状况;首次将降膜液层速度分布计算与单颗粒模型相结合,建立了能计算出两相流错流微滤过程中不同时刻渗透通量的机理模型。并用两相流管式炭膜错流微滤钛白悬浮液的实验数据对其进行了验证,计算值与实验值符合较好。通过对膜污染过程的分析,本文将两相流管式膜错流微滤分为两个阶段:膜孔堵塞阶段以及滤饼层形成和发展阶段。研究表明,在膜孔堵塞阶段渗透通量迅速下降,且气液两相流对其影响不大,故采用标准堵塞模型对此过程进行模拟计算。在滤饼层形成和发展阶段,气体的通入使得混合流体在膜管中的流动状况较常规错流微滤过程发生了根本性的改变,本文通过对弹状流中Taylor气泡、降膜液层和液弹的速度计算,较好地揭示了膜管中混合流体的真实流动状况。对于浸没在降膜液层中的滤饼层,为了求得作用在其最外层固体颗粒的液体速度,本文对降膜液层的速度分布进行了理论推导,得出了降膜液层中不同位置处液体速度的计算公式,从而能够准确地计算出作用在固体颗粒上的错流曳力。再将计算结果和单颗粒模型相结合,通过受力分析计算出不同时刻颗粒能够沉积的临界粒径,再计算出一定时间间隔内颗粒沉积质量、滤饼层厚度和比阻等参数,从而算出微滤过程的总阻力和渗透通量。将此计算过程循环即可得到两相流管式膜错流微滤过程中不同时刻的渗透通量。为了获得相同操作条件下的最大渗透通量,本文还实验考察了膜组件倾斜角度和混合流体流动方向对渗透通量的影响。并得出结论:当膜组件与水平成45°时稳定渗透通量最大,30°和60°时次之,但大于膜组件竖直放置时,膜组件水平放置时的稳定渗透通量最小;气液混合流体在膜组件中竖直向下流动时的渗透通量要大于竖直向上流动时。

关键词：气液两相流错流微滤单颗粒模型渗透通量炭膜