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本课题首先对适用于超细粉体悬浮液进行固液分离过程的实验设备进行组件选型与流程设计。在一般条件下(常温,出口压力0.3MPa以下),利用较经济的聚偏氟乙烯(PVDF)管式膜对超细粉体悬浮液进行固液分离研究。对错流微滤过程的操作条件对分离过程的影响进行研究,包括操作时间、循环流量、压力以及物料浓度。采用关闭出水阀的方法对膜的在线清洗情况进行研究,观察不同时间段膜通量恢复率情况。采用小试的方法进一步考察PVDF管式膜过滤二氧化钛(TiO2)悬浮液的性能,并用扫描电镜(SEW)对测试后的膜管表面及横截面进行观察。
得到以下结论:
(1)1-8号膜管通量依次降低,1-5号膜管的膜通量在运行初始30min有较大降低,之后基本保持稳定;6-8号膜管的变化较小;膜通量随着循环流量的增大而增加;随悬浮液浓度的增加,膜通量逐渐减小;膜运行压力增加,膜通量增加,当出口压力增加到0.1MPa,以上时,膜通量基本不再随压力增加而增加,因此系统存在一个最优的操作压力;在线清洗为1min时,膜通量恢复率可以达到90%以上。
(2)采用PVDF管式膜微滤TiO2悬浮液,用扫描电镜(SEM)观察污染膜的表面和断面。结果表明:随着压力的增大,滤饼层表面的粗糙度逐渐降低,滤饼层的厚度逐渐增加,压实程度加重。滤饼层厚度随浓度的增大而增加。提高循环流量,可以降低滤饼层表面的粗糙度,降低污染层的厚度,增加膜通量。