焊接孔超疏水-多憎纤维膜的制备及膜蒸馏抗结垢效能研究文献综述

 2022-11-24 22:32:11

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000 字左右的文献综述:

(1)研究背景

淡水资源短缺自古以来便是困扰人类的一个全球性问题,随着当前全球人口的增多,水污染的日益加剧,这一问题更是日益严重。从成因上来看,水资源短缺主要包括资源性缺水和水质型缺水两大方面。资源性缺水是指由于水资源时空间分布不均导致局部地区严重缺水的现象,主要发生在干旱区。而水质性缺水往往发生在丰水区,是指由于区域内水资源遭受污染,水质无法达标,纵使有水资源也无法加以利用而引起的缺水。地球上百分之九十七的水资源蕴藏在海洋之中,而海水因为高盐和污染严重种种问题难以直接利用。因此,寻求有效淡化海水的方式对于解决人类当前面对的水资源短缺问题,尤其是水质性缺水问题无疑有着无可估量的战略价值。

(2)研究现状

在全人类的积极探索之下,目前全球海水淡化技术已有二十余种,其中包括反渗透法、多级闪蒸法、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产法[1]等多种海水脱盐技术,以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺[2]。若是按照大类来区分,海水脱盐方法主要包括热法和膜法。

(1)热法脱盐技术

热法以低多效蒸馏法和多级闪蒸法[3]为主要代表。多级闪蒸海水脱盐过程如下:将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室,由于该闪蒸室中的压力控制低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压,因此热盐水进入闪蒸室后即因为过热而急速的部分气化,从而使热盐水自身的温度降低,所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。闪蒸室的个数,称为级数,最常见的装置有20~30级,有些装置可达40级以上[4]。该方法运行较为安全,技术成熟,在海湾国家已经得到使用。但是该方法能耗偏高,能源成本相对偏高,具有一定的内在缺陷;低温多效蒸馏法海水淡化技术过程如下:保持盐水的最高蒸发温度在70摄氏度左右[5],将一系列的水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组,用一定量的海水蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝,从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。该方法具有节能,盐水预处理成本低,淡化水品质高的优点。但该方法类比膜法,能耗依旧偏高[6]

(2)膜法脱盐技术

膜法以反渗透技术[7]和正渗透技术为代表。反渗透是一种以压力差为推动力,从海水中分离出低盐淡水的膜分离操作。对渗透膜一侧的海水施加压力,当压力超过它的渗透压时,水分子会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的淡水;高压侧得到浓缩的卤水。反渗透技术具有投资低,能耗低的特点,但反渗透法对于海水的水质要求较高,若进水中有大量的杂质会对反渗透膜造成堵塞[8]。因此,高盐废水必须经过严格的预处理,以提高反渗透膜的寿命;正渗透以浓度差为推动力,是一种正在蓬勃发展的新型膜分离技术。正渗透应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力,让海水中的水分子能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。基石对渗透压高的一侧溶液施加一个小于渗透压差的外加压力时,水仍然会从原料液压一侧流向驱动液—侧。这一技术甚至可以如低压无压操作,膜过程和设备简单。但正渗透膜的制备与改性以及驱动液的再生依旧不成熟。

(3)膜蒸馏技术

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