卷式擴散滲析膜組件的最佳化設計和套用基礎研究

《卷式擴散滲析膜組件的最佳化設計和套用基礎研究》是依託中國科學技術大學，由馮紅艷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：卷式擴散滲析膜組件的最佳化設計和套用基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮紅艷
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本課題針對傳統板框式擴散滲析組件的不足，開展卷式擴散滲析膜組件設計、製作和傳質行為研究，重點研究卷式擴散滲析膜組件的幾何模型、流動和傳質模型以及在廢酸回收過程中的套用效果；將分別建立低壓下隔網內螺旋式流體流動相關理論模型、湍流條件下的膜擴散滲析傳質理論模型、膜組件螺旋纏繞幾何模型，並進行相關的計算模擬和實驗驗證，以期獲得卷式擴散滲析膜組件的分離性能對其幾何構型、尺寸及操作參數的依賴關係，從而指導膜組件的最佳化設計和具體酸回收工程套用。通過本課題的研究，有望形成擁有我國自主智慧財產權的螺旋卷式膜組件的製備和套用技術，不僅對擴散滲析過程具有重要意義，對納濾、反滲透、超濾、膜蒸餾等卷式膜組件的設計也具有重要借鑑價值，可為離子膜技術在我國相關產業的環境保護和資源回收方面的大規模套用奠定堅實的物質和理論基礎。

結題摘要

設計了一種全新的擴散滲析組器——螺旋卷式擴散滲析膜組件，並對其進行結構最佳化和工業化套用研究，實現了該膜組件的批量製備。基於阿基米德螺線，建立了螺旋卷式擴散滲析膜組件的幾何模型，並對其進行了模型驗證，誤差小於1%；對螺旋卷式擴散滲析膜組件的傳質模型進行了討論分析，提出總傳質係數的表達式。將製作的卷式擴散滲析膜設備用於模擬鋼鐵酸洗廢液（HCl/FeCl2）、鈦白廢酸液（H2SO4/FeSO4）、化成箔廢酸液（HCl/AlCl3）、胺基酸生產過程廢酸液（HCl/胺基酸）等酸回收過程測試。通過本項目獲得的研究結果可為擴散滲析卷式膜組件的規模化製備和套用奠定實驗和理論基礎。