结晶技术运用于制盐工业的可行性论文
2020-09-23 07:39:43 82
1（略）
近年来，随着能源资源的日益紧张和能源价格的上涨，制盐企业的生产成本显着增加[ 9-10同时，由于国民经济的快速发展，盐田面积逐年减少，这对现有盐业的发展构成了巨大的威胁。另一方面，随着国内基础设施的发展，对碱的需求增加，对盐的需求大大增加，并且原盐的价格上涨，为盐业的发展提供了新的机遇。因此，调整盐业结构，开展盐业新技术研究，降低能耗，提高资源利用率，提高盐业产业链的整体效率具有重要意义。
2膜蒸馏结晶技术及其应用
2.1膜蒸馏技术及其应用研究
膜蒸馏（MD）是一种新技术分离技术发展于1980年代初期
。膜蒸馏技术将传统蒸馏工艺与膜分离技术结合在一起。像常规蒸馏一样，它基于气液平衡，并依靠蒸发潜热来实现相变。膜蒸馏使用疏水性微孔膜作为转移介质。由膜的两侧之间的温度差引起的传递组分的蒸气压差用作质量传递的驱动力。热侧的蒸汽分子通过膜孔扩散并进入冷侧以冷凝和冷凝。质量，以产生膜的渗透通量，以实现混合物的分离或纯化。根据气相冷凝或消除下游侧挥发性成分的方法，膜蒸馏过程可分为：直接接触膜蒸馏（DCMD），气隙膜蒸馏（AGMD），气体吹扫膜蒸馏（SGMD） ）和真空膜蒸馏（VMD）。直接接触式膜蒸馏（DCMD）结构简单，易于操作且渗透能力大，但由于渗透蒸汽直接与冷凝介质接触，因此适用于主要原料为水（例如海水或微咸水）的情况淡化或浓缩水溶液。用它来浓缩果汁，血液和废水处理。气隙膜蒸馏（AGMD）由于热的液体蒸气不直接与冷却液接触，因此具有可以单独收集的馏出物和高热效率的优点。它可以从水溶液中去除挥发性物质。缺点是渗透通量低和结构复杂。 [14-15]。真空膜蒸馏（VMD）将膜的冷侧减压到真空，从而使渗透侧的压力低于蒸汽的饱和蒸汽压，并且在模块外部进行冷凝。它的渗透通量大，适用于从水溶液中去除挥发性溶质
。气体吹扫膜蒸馏（SGMD）穿过膜的蒸汽被膜冷侧的空气带走，并在另一个冷凝装置中冷凝。工作量大，能耗大。它的研究仅限于理论和数学。模型。
在膜蒸馏技术中，常用的膜材料是聚乙烯膜（PE），聚丙烯膜（PP），聚偏二氟乙烯膜（PVDF）和聚四氟乙烯膜（PTFE）
。这些膜材料是聚合物疏水微孔膜的孔径等于水蒸气分子的平均自由程；它具有出色的化学稳定性，耐酸和碱，抗氧化性，并且很难溶胀或溶解。疏水性微孔膜的完整疏水性可以很好地抵抗亲水性物质的污染并且易于清洁。其中，PTFE具有最佳的疏水性，抗氧化性和化学稳定性优于其他两种膜材料，但由于其价格昂贵，其规模应用受到限制。近年来，没有关于用于MD工艺的PTFE膜的开发的报道。 MD过程实验研究所使用的PTFE膜都是商用膜。膜蒸馏过程中使用的模块形式为板（框架）型，辊型和中空纤维型
。因为中空纤维膜不需要额外的支撑部件，因此边界层电阻小于板式膜组件的边界层电阻。同时，它具有较大的比表面积和较高的生产能力。因此，中空纤维膜组件比板卷膜组件更有效。 Godino
等人使用TF1000型，FHLP型和PTFE扁平膜进行DCMD实验，用盐水生产纯净水，研究了搅拌速度，平均温度和盐溶液浓度对膜通量的影响。 SudonM
等。将NTF-1122 PTFE扁平膜用于LiBr溶液的DCMD实验，研究了通量受温度和浓度边界层影响的机理，并分析了不同搅拌速度和温度对膜通量的影响。孙宏伟，丁忠伟
等使用北京塑料研究所提供的PTFE微孔平膜进行AGMD浓缩透明质酸水溶液的分离以及DCMD和AGMD的比较研究。 Schofield等。研究了几种组分的温度极化，结果表明，在湍流下的管状膜或在层流下的中空纤维膜的温度极化最弱。 Sarti等。
使用VMD分离中空纤维组件中的乙醇-水，研究了渗透压对通量和分离效果的影响，并进行了相应的建模工作。2.2膜蒸馏结晶技术及其应用
膜蒸馏结晶技术是结合传统结晶技术和膜分离技术的新技术。两种结晶分离技术的结合是基于以下原理：通过膜蒸馏除去溶液中的溶剂，并将进料液体浓缩至过饱和状态，从而在结晶器中获得晶体。在膜蒸馏结晶过程中，溶剂的蒸发和溶质的结晶分别在膜组件和结晶器中完成。
早期膜蒸馏结晶的研究主要集中在废水处理和溶质回收上。最近学者将其应用于盐水分离。 Drioli和Wu Yonglie首先使用膜蒸馏来处理极高浓度的水溶液，并提出了膜蒸馏结晶的概念
。国外膜结晶的主要研究方向是生物大分子（蛋白质）晶体和无机盐晶体。 Curcio等。
讨论了膜结晶方法。将生物大分子卵清蛋白结晶，并研究了温度驱动膜结晶法使卵清蛋白结晶的过程。 Profio等。1 mol / L Tris-HCl用作缓冲溶液（pH 8.5），（NH4）2SO4用作沉淀剂，CaCl2用作提取剂。研究了牛胰胰蛋白酶（BPT）的膜晶体。研究表明，对于静态薄膜结晶器，BPT晶体可在24 h至48 h后获得；而BPT晶体可在24 h至48 h后获得。对于连续膜结晶器，BPT晶体可以从4d到7d获得。 Curcin等。 使用制得的氯化钠溶液作为原料溶液进行脱盐研究，获得了氯化钠晶体，并研究了晶体尺寸分布，成核速率，晶体生长速率和停留时间以及浆液密度。 ，温度和溶液过饱和度的大小。 Gryta 将膜蒸馏和废盐水的浓缩与盐水的结晶相结合，提纯盐水并制备盐晶体。吴永烈等。
使用自制的聚偏二氟乙烯中空纤维膜组件来处理牛磺酸工业废液。废液中牛磺酸和其他盐的初始浓度为22％，并且分别确定了两侧之间的温差。结晶在8°C，12°C和17°C的结晶实验发现，只有在温差足以将进料液体浓缩至过饱和状态时，才会发生结晶。齐岳等。使用膜蒸馏原理蒸发水，然后通过膜孔缓慢地将98％的浓硫酸钛酞菁硫酸溶液（TiOPc）进入另一侧。冷水洗后，形成晶体并沉淀。通过有效地控制水蒸气的透过速度，钛氧基酞菁钛以缓慢的速度结晶，并且充分形成了晶形。张凤军等。
使废水中的挥发性成分酚通过膜孔穿过膜孔，并被NaOH吸收形成酚钠。当酚钠饱和时，使CO 2进入其中以获得酚晶体。马一彤等。使用自制的中空纤维膜蒸馏模块处理含氯化铵的工业废水，以获得氯化铵晶体。研究了液体和吸收液的浓度，流速和两侧温度差对膜通量的影响。 。倪伟将膜蒸馏应用于结晶过程中的溶剂去除，可以分离溶剂蒸发和溶质结晶。由于膜蒸馏的温和操作条件和跨膜通量的可控制性，可以始终保持溶质。在温和的环境中并在适当的过饱和度下结晶出来，有望获得具有良好粒度的结晶产品分配。
吴无瑞，卢小龙，等。 使用高孔隙率聚偏二氟乙烯（PVDF）中空纤维疏水膜的真空膜蒸馏（VMD），通过氯化钠和自来水制备的盐水脱盐实验。在真空度为0.095 MPa，盐水温度为60°C，流速为1.5 kg / min的条件下，结构参数如中空纤维膜的内径，壁厚，组件长度，研究了负载纤维数量对VMD性能的影响。王颖等。使用聚偏二氟乙烯膜对氯化钠和硫酸钠盐水进料液进行膜蒸馏实验。分别浓缩氯化钠和硫酸钠并使其结晶
。与其他膜工艺相比，膜蒸馏的主要优点之一是它受溶液浓度的影响较小。 Schofield的盐溶液实验研究表明，在5mol / L NaCl溶液中水的饱和蒸气压仅比纯水下降25％，膜蒸馏通量下降30％。因此，可以看出，与其他膜分离工艺相比，膜蒸馏可以处理非常高浓度的水溶液，也就是说，溶液可以浓缩至过饱和状态并出现晶体。3膜蒸馏-将结晶技术应用于海水盐行业的可行性
随着沿海经济的快速发展，对土地资源的需求不断增加，盐田面积增加。逐渐缩小，原盐的产量不断减少。在这种严峻的形势下，盐业工人提出了循环经济的概念，目的是节省土地资源，节约能源，减少消耗并提高产品质量。他们积极开展了综合利用技术研究，不仅开展了提取氯化钾和溴的提取研究开发。卤水综合利用的主要技术是卤水和氯化镁，也已经进行了用卤水制备高级氯化钠的研究
。膜蒸馏可以处理极高浓度的水溶液。如果溶质是易于结晶的物质，则溶液可以浓缩至过饱和状态并结晶。因此，利用膜浓缩结晶技术实现卤水的浓缩，不仅节省了海滩阳光的面积，减少了海滩阳光的泄漏，降低了盐水浓度的整体能耗，为解决海洋生物提供了技术支持卤水排放对生态环境的污染。
4结束语
中国盐卤资源丰富，迫切需要利用。副产品淡化过程中浓缩海水的排放量逐年增加，因此亟待解决。利用膜浓缩结晶技术浓缩苦盐水和海水淡化副产物浓缩海水，不仅利用了工厂的余热，还减少了卤水和浓缩海水对沿海水域的污染。
