《熱泵-兩效膜蒸餾過程的集成與最佳化》是依託北京工業大學，由彭躍蓮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：熱泵-兩效膜蒸餾過程的集成與最佳化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭躍蓮
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海水淡化作為解決淡水資源匱乏的戰略選擇，反滲透與膜蒸餾集成技術能提高淡水回收率和減少濃鹽水排放。膜蒸餾過程熱效率低是制約其工業化的瓶頸，是推動其大規模套用必須解決的關鍵問題。本課題利用熱泵來吸收膜蒸餾透過側的熱量，並將其轉變為高溫熱能加熱料液，形成熱泵膜蒸餾系統。通過膜蒸餾與熱泵的有機耦合，提高過程的熱效率。本課題著重研究熱泵兩效膜蒸餾集成系統，採用實驗和理論相結合的方法研究膜熱效率和熱泵制熱係數與影響因素的內在聯繫，建立膜蒸餾和熱泵耦合數學模型，用數學模擬的方法指導熱泵兩效膜蒸餾系統的構建和操作。關鍵技術在於熱泵和膜蒸餾過程的高效匹配，採用數學模型最佳化和各部件匹配能得到較好地解決這些技術難點。本課題的研究成果將豐富和發展膜蒸餾及熱泵的基礎理論，為膜法海水淡化和液體零排放提供技術支撐，在海水淡化和污水資源化、高效濃縮等方面具有重要的學術價值和廣泛的套用前景。
結題摘要
本研究從膜蒸餾用膜、組件、工藝、操作條件四個方面探討降低過程能耗、提高膜通量的方法。首次採用雙層噴絲頭製備了高機械強度、高通量、高穩定性的聚偏氟乙烯膜，並從膜液組成、內芯液和外料液組成及溫度、乾程距離、拉伸比等方面影響成膜過程的機理。力爭在低溫紡絲時，促進熱致相分離，形成具有雙連續網路結構的、對稱的中空纖維膜。利用膜蒸餾過程的特點，開發出多種具有熱回收功能的膜組件，申請的1項美國專利獲授權。建立直接接觸式和真空膜蒸餾的數學模型，從理論上最佳化操作條件、組件長度、放置方式、裝填密度等。採用多種多效膜蒸餾的工藝，回收汽化潛熱，提高造水比，最高達到6.3。當用廢熱作為熱源時，四級串聯的真空膜蒸餾系統的單位蒸餾水費用0.59$/m3，低於反滲透，因而具有工業套用前景。建立了熱泵-兩效直接接觸式膜蒸餾的數學模型，最佳化集成工藝。在本基金的研究基礎上，提出了用VMD作為蒸汽發生器，產生過熱蒸汽來乾燥種子等熱敏性物料的新思路，並於2019年獲得了國家基金委面上項目的資金支持。正嘗試將膜蒸餾技術用於垃圾滲濾液的反滲透和納濾濃縮液的深度濃縮，已取得初步成果。並將MD拓展套用於常壓吸收式製冷裝置、膜蒸餾再生除濕溶液型低能耗乾燥等領域。
