超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究 被引量：3

1

作者 罗南 樊耀波 +1 位作者 王捷 耿全月 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期32-39,共8页

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.... 基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比. 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 响应曲面法 数学模型 膜污染 优化

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振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响

2

作者 张晓光 王士刚 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期21-24,共4页

为提高中空纤维膜组件的传质效率,减轻浓差极化,运用计算流体力学软件Fluent动网格技术,以含氧水的除氧过程为研究对象,研究了振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响。研究结果表明:与静止的工况相比,振动能够使流体产生二次流,使得... 为提高中空纤维膜组件的传质效率,减轻浓差极化,运用计算流体力学软件Fluent动网格技术,以含氧水的除氧过程为研究对象,研究了振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响。研究结果表明:与静止的工况相比,振动能够使流体产生二次流,使得流动从层流转化为紊流,增强流体与膜组件以及中空纤维管壁面的碰撞,极大程度地减轻浓差极化现象,进而强化传质;随着振动频率和振幅的增大,膜组件出口处氧质量浓度降低,水中氧的清除率增大,传质效果变好;一定条件下振动工况比静止工况氧的清除率最高可以提高144%,固定振幅为6 mm振动频率从2.5 Hz增加到10 Hz时清除率提高76%;固定频率为2.5 Hz振幅由2 mm增加到6 mm时清除率提高10%,增大振动频率对于强化传质的效果要好于增大振幅。研究结果可以为实际的工程应用提供理论指导。 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 动网格 振动 强化传质

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中空纤维膜组件壳体流体分布与阻力研究 被引量：2

3

作者 庄黎伟 许振良 +7 位作者 魏永明 杨虎 马晓华 汤初阳 李金荣 宋振 郑安丽 郑鹤立 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期25-33,共9页

采用计算流体力学(CFD)和辅助实验的方法,在操作流量范围内(4.62~20m^3/h),研究了中空纤维膜组件壳体的流动分布和各部件阻力.研究结果显示:壳体各部件的阻力随着体积流量的增大而增大,且增速均不断提高;顶部胶水层的阻力曲线较其他部件... 采用计算流体力学(CFD)和辅助实验的方法,在操作流量范围内(4.62~20m^3/h),研究了中空纤维膜组件壳体的流动分布和各部件阻力.研究结果显示:壳体各部件的阻力随着体积流量的增大而增大,且增速均不断提高;顶部胶水层的阻力曲线较其他部件,更接近线性.随操作流量的提高,顶部胶水层阻力占总能耗的比例不断下降,而其余部件则相反.整个壳体惯性阻力系数较高,所以在实际操作过程中,高流量运行会降低总能耗分配于过滤推动力的比例.底部分布器造成不均匀的初始流动分布,但分布的均匀性会随着高度的增大而变好.在组件正常操作流量范围,壳体内速度分布仅与几何结构有关,与操作流量无关. 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 CFD 流体分布 阻力

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“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

4

作者 郭建辉 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2010年第1期35-35,共1页

由我校环境与化学工程学院王捷副教授等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”已于2009年9月通过天津市教委组织的专家验收．

关键词 中空纤维膜组件 基础研究 优化设计 天津市 浸没式 教委 基金资助项目 科技发展

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“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

5

作者 郭建辉 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2009年第5期63-63,共1页

由天津工业大学王捷博士等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”于2009年9月1日通过天津市教委组织的专家验收．

关键词 中空纤维膜组件 基金资助项目 基础研究 优化设计 天津市 浸没式 教委 天津工业大学

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“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”项目通过天津市教委验收

6

作者 郭建辉 《天津工业大学学报》 北大核心 2010年第2期72-72,共1页

由我校环境与化学工程学院王捷副教授等人承担的天津市高等学校科技发展基金资助项目“浸没式中空纤维膜组件优化设计的基础研究”已于2009年9月通过天津市教委组织的专家验收．

关键词 中空纤维膜组件 基础研究 优化设计 天津市 浸没式 教委 基金资助项目 科技发展

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中空纤维帘式与平板式膜组件在浸没式MBR中的对比试用研究 被引量：8

7

作者 郑宏林 俞三传 +1 位作者 周勇 高从堦 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期73-76,共4页

选取两种不同结构类型的膜组件进行化工废水处理的中试应用研究,对比研究了MBR膜系统的最佳气水比、临界膜通量、膜系统的分离与处理效果以及膜的污染和清洗方式。中试结果表明,在该类废水处理中,中空纤维帘式膜组件的最佳气水比为24,... 选取两种不同结构类型的膜组件进行化工废水处理的中试应用研究,对比研究了MBR膜系统的最佳气水比、临界膜通量、膜系统的分离与处理效果以及膜的污染和清洗方式。中试结果表明,在该类废水处理中,中空纤维帘式膜组件的最佳气水比为24,平板式膜组件的最佳气水比为20;在同等曝气强度下,用流量阶梯法测得,中空纤维帘式膜组件的临界膜通量为20L·m-2·h-1,平板式膜组件的临界膜通量为25L·m-2·h-1;两组膜在处理和分离效果上相差不大;在抗污染性能上,平板式膜组件更具优势,而且平板式膜组件更容易通过物理清洗-空曝气的方式使膜通量得以部分恢复,用次氯酸钠(NaClO)溶液对膜组件进行化学清洗,均能获得较好的通量恢复效果。 展开更多

关键词 MBR 临界膜通量 膜污染 膜清洗 中空纤维膜组件 平板式膜组件

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中空纤维膜除湿组件的热质传递特性 被引量：5

8

作者 赵媛媛 何奎 +1 位作者 李斯陶 张立志 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期96-104,共9页

中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热... 中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热。探究南方湿热气候下该技术的可行性,根据南方气候条件下室内新风的特点设计并制造一种中空纤维膜除湿组件,建立相应的数学模型,研究不同进口新风工况和溶液工况下组件的除湿性能,分析组件内的传热传质机理,提出了组件性能的优化方向。研究结果可为中空纤维膜组件的设计提供基础理论。 展开更多

关键词 膜 传热 实验验证 中空纤维膜组件 液体除湿 耦合热质传递 传热单元数

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基于荧光光谱响应的中空纤维膜生物反应器膜组件完整性检测研究 被引量：2

9

作者 信常春 贾辉 +3 位作者 李娟 温海涛 李璟玉 王捷 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期125-130,共6页

膜生物反应器(MBR)具有出水水质好,占地面积小,污泥产率低等优点,但在系统运行过程中膜组件一旦破损将会直接影响系统的出水水质。以荧光发射光谱响应作为技术手段,研究了中空纤维膜生物反应器(HMBR)工艺中膜丝纤维破损率、污泥浓度、... 膜生物反应器(MBR)具有出水水质好,占地面积小,污泥产率低等优点,但在系统运行过程中膜组件一旦破损将会直接影响系统的出水水质。以荧光发射光谱响应作为技术手段,研究了中空纤维膜生物反应器(HMBR)工艺中膜丝纤维破损率、污泥浓度、膜组件破损响应时间等指标对于膜完整性监测方法的影响。结果表明,采用中空纤维微滤膜组件的MBR处理能有效截留污水中的类蛋白质物质(C1),而对类富里酸物质(C2),类腐殖酸物质(C3)截留性能较差。基于此,提出主要以Ex/Em为230/335 nm的紫外区类色氨酸物质荧光峰作为检测指标,以荧光截留变化指数(fi)作为膜组件完整性的判定方法;以Ex/Em为330/415 nm的类腐殖酸荧光峰与紫外区类色氨酸物质荧光峰比值变化作为参比指示因子(Ri),用以指示系统检测结果的准确性。针对最低检测精度θ,发现MBR内污泥浓度对于膜组件破损的基准判定存在影响。不同污泥浓度的MBR-1池至MBR-5池荧光截留变化指数fi分别为12.4%, 3.7%, 13.9%, 15.9%和15.8%,参比指示因子Ri分别为1.87, 1.92, 1.35, 2.19和2.69均大于最低检测精度下的指示因子Rθ,可有效反映膜组件破损情况。随着膜组件中膜纤维破损根数的增加,荧光截留变化指数fi随之增加,并且在膜组件运行时可快速识别破损信息,响应速度快。同时发现随着MBR运行时间的延长,污泥会通过膜组件破损处进入膜丝形成堵塞,出现自修复现象。破损后运行约80 min,除紫外区类色氨酸的泄漏的信号响应外,荧光强度趋于稳定。对比实验发现荧光截留变化指数fi与颗粒计数器检测结果基本一致。因此,基于荧光光谱响应的发射光谱扫描技术检测MBR中膜组件的完整性在响应时间、反馈精度上表现出良好的性能,且操作方便快捷,对于检测水样的预处理要求低,能够实现对大型MBR系统众多组件的分散式检测,具有良好的实用性。 展开更多

关键词 荧光发射光谱 膜生物反应器 中空纤维膜组件 膜完整性检测

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中空纤维超滤膜组件通量分布的数值模拟 被引量：3

10

作者 庄黎伟 戴干策 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期86-95,共10页

为了研究中空纤维超滤膜组件通量分布,建立了基于膜丝实体为骨架的三维多孔介质模型,通过商用有限体积法软件求解管壳程以及膜丝多孔区纯水渗透过程的控制方程,得到管壳程的流场信息和多孔区的通量分布.研究表明,任意膜丝和膜丝束均存... 为了研究中空纤维超滤膜组件通量分布,建立了基于膜丝实体为骨架的三维多孔介质模型,通过商用有限体积法软件求解管壳程以及膜丝多孔区纯水渗透过程的控制方程,得到管壳程的流场信息和多孔区的通量分布.研究表明,任意膜丝和膜丝束均存在通量分布的三维不均匀性,局部高通量增大了设备能耗,降低了组件效率;增大进出口压差降低了通量分布的均匀性,由于考虑了进口效应而更接近实际;膜丝渗透性的提高降低了通量分布的均匀性,在本文研究范围内,相同的进出口压差,膜丝渗透性提高5倍,产水量仅提高10%.本文计算流体力学模型适用于膜丝单元和膜组件研究,与实验偏差均在10%以内,可用于指导组件设计和优化. 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 超滤 数值模拟 多孔介质模型 通量三维分布

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中空纤维微滤膜组件过滤酱油时的流体力学特性的研究 被引量：2

11

作者 王湛 吕亚文 +2 位作者 刘雪春 王淑梅 刘淑秀 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期6-8,共3页

采用最小二乘法拟合得到对中空纤维微滤膜组件处理酱油时有效阻力系数Ｃｆ与通道中流体雷诺数Ｒｅ之间的数学关系式,并且对不同过滤量时膜通道中宏观压力的变化进行了研究．

关键词 中空纤维微滤膜组件 过滤 酱油 特性 研究 流体力学

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中空纤维膜吸收低浓度CO_2气体研究 被引量：6

12

作者 张长金 尹燕华 +2 位作者 周旭 周军成 龚峻松 《舰船科学技术》 2010年第3期101-104,共4页

中空纤维膜吸收法是一种新型CO2清除技术,此法可以避免填料塔吸收时产生的液泛、沟流、雾沫夹带等现象。本文以一乙醇胺(MEA)为吸收液,利用中空纤维膜组件对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考查了吸收液流量和气体流量对CO2吸收效率(η)和... 中空纤维膜吸收法是一种新型CO2清除技术,此法可以避免填料塔吸收时产生的液泛、沟流、雾沫夹带等现象。本文以一乙醇胺(MEA)为吸收液,利用中空纤维膜组件对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考查了吸收液流量和气体流量对CO2吸收效率(η)和总体积传质系数(KGa)的影响,并建立了传质模型,模型值和实验值基本吻合。结果表明,吸收液流量对η和KGa影响不大,吸收过程主要受气膜控制。 展开更多

关键词 二氧化碳 吸收 传质模型 中空纤维膜组件

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太阳能中空纤维空气隙膜蒸馏海水淡化性能研究 被引量：10

13

作者 薛喜东 王建友 +4 位作者 刘红斌 张振辉 杨建鑫 王济虎 李卜义 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期126-133,共8页

设计了一种小型太阳能膜蒸馏海水淡化系统,采用自主设计的螺旋缠绕式中空纤维空气隙膜蒸馏组件(SW-AGMD-HF)作为核心的膜蒸馏(MD)单元.以TDS(总可溶固体物)为35 000mg/L的模拟海水为原水,考察冷热水流量、膜组件启动温度和天气对太阳能... 设计了一种小型太阳能膜蒸馏海水淡化系统,采用自主设计的螺旋缠绕式中空纤维空气隙膜蒸馏组件(SW-AGMD-HF)作为核心的膜蒸馏(MD)单元.以TDS(总可溶固体物)为35 000mg/L的模拟海水为原水,考察冷热水流量、膜组件启动温度和天气对太阳能膜蒸馏系统产水的影响.结果表明,在太阳辐照量一定的条件下,产水量随进水流量的增大而减小,膜组件启动温度的高低则对产水量无显著影响,日照条件是产水量的最显著影响因素.以上实验条件对产水电导率均无显著影响.在夏季晴朗的天气下,太阳能集热器日平均集热效率约为30%;当集热面积为15m2,膜面积为1.56m2,冷热水流量为90L/h;膜组件启动温度为50℃时,最高日产水量为44.3L,产水电导率始终低于50μS/cm,SW-AGMD-HF装置的脱盐率为99.9%.太阳能膜蒸馏充分利用了太阳能作为能源,运行稳定,产水水质好,有望成为一种新型的海水及苦咸水淡化技术,为小型海岛和偏远地区提供可靠的饮用水. 展开更多

关键词 太阳能 空气隙膜蒸馏 中空纤维膜组件 海水淡化

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孔隙率对中空纤维膜气体吸收过程影响的研究 被引量：8

14

作者 郝欣 石冰洁 +1 位作者 张卫东 张泽廷 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期34-38,共5页

以两种不同孔隙率的疏水性聚丙烯中空纤维膜组件研究了从CO2/空气混合气中用NaOH吸收CO2时传质系数的差异,分析了表面孔隙率对膜吸收过程传质性能的影响,并进一步讨论了膜孔隙率对膜吸收器设计的影响.

关键词 吸收过程 孔隙率 中空纤维膜组件 气体 空气混合气 传质系数 NAOH 传质性能 CO2 聚丙烯 疏水性 吸收器

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新型中空纤维空气隙式膜蒸馏用于海水淡化 被引量：10

15

作者 李卜义 王建友 +1 位作者 王济虎 刘红斌 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期149-156,共8页

利用自制的添加隔热管状隔网并呈螺旋缠绕结构编排的中空纤维膜组件进行了空气隙式膜蒸馏(AGMD)海水淡化过程性能研究,实验以模拟标准海水(质量分数3.5%,总溶解性固体含量35000 mg·L-1)为热料液进水,考察了热料液进水温度、热料液... 利用自制的添加隔热管状隔网并呈螺旋缠绕结构编排的中空纤维膜组件进行了空气隙式膜蒸馏(AGMD)海水淡化过程性能研究,实验以模拟标准海水(质量分数3.5%,总溶解性固体含量35000 mg·L-1)为热料液进水,考察了热料液进水温度、热料液流量、冷凝液进水温度和冷凝液流量对膜通量、造水比和热效率的影响。结果表明,随着热料液进水温度增加,膜通量、造水比和热效率均增加;冷凝液进水温度增加,膜通量下降而造水比和热效率增加;热料液流量增加,膜通量上升而造水比和热效率明显下降;冷凝液进水流量对膜蒸馏过程性能影响较小。实验过程中产水TDS始终保持在3.0 mg·L-1以下,相应的离子去除率高于99.99%,膜通量、造水比和热效率最高可分别达5.87 L·m-2·h-1、5.37和0.943。研究表明,引入清洁能源取代传统电加热驱动热源将进一步突出膜蒸馏技术的实际应用潜力。 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 空气隙式膜蒸馏 蒸馏 脱盐 设计

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基于中空纤维的灌流培养细胞截留技术的研究

16

作者 徐聪 贾辉 +5 位作者 秦卿雯 韩永良 白静娜 李雯 安子韩 王捷 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期185-192,共8页

近年来由于生物制药行业对于蛋白产品需求的日益增加,连续型细胞培养工艺的灌流培养模式越来越受到重视.为了维持生物反应器中较高的细胞数量和生产力,收获纯度较高的蛋白产品,需要一种良好的分离装置来保留生物反应器中的细胞.本文在... 近年来由于生物制药行业对于蛋白产品需求的日益增加,连续型细胞培养工艺的灌流培养模式越来越受到重视.为了维持生物反应器中较高的细胞数量和生产力,收获纯度较高的蛋白产品,需要一种良好的分离装置来保留生物反应器中的细胞.本文在比较不同类型的细胞截留技术的基础上,总结了中空纤维过滤技术操作条件温和、通量大、过滤精度高且应用广泛的优势.为了缓解中空纤维过滤过程中存在的膜污染问题,延长膜组件寿命,本文还分析了灌流培养常用的中空纤维膜材质、孔径大小、组件内径、长度及填充密度等设计因素,讨论了不同的切向流过滤操作参数对膜组件的影响,以期为灌流培养工艺领域中细胞分离用中空纤维膜组件的设计与优化提供理论依据. 展开更多

关键词 灌流培养 中空纤维膜组件 细胞截留 切向流过滤 组件优化

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我国中空纤维膜流体力学研究获国际认可

17

《现代纺织技术》 北大核心 2016年第1期49-49,共1页

近日,国际化工Top期刊《AIChE Journal》（美国化学工程师协会杂志）发表了天津工业大学材料学院博士李贤辉,教授李建新、何本桥等的论文,题为《用于浸没式中空纤维膜组件点通量分布预测与优化的过滤模型》。审稿人对该文章给予了很高... 近日,国际化工Top期刊《AIChE Journal》（美国化学工程师协会杂志）发表了天津工业大学材料学院博士李贤辉,教授李建新、何本桥等的论文,题为《用于浸没式中空纤维膜组件点通量分布预测与优化的过滤模型》。审稿人对该文章给予了很高的评价,认为此项工作对理解中空纤维膜通量分布具有重要贡献,对工业化组件的设计具有重要指导意义。 展开更多

关键词 中空纤维膜组件 流体力学 国际 天津工业大学 通量分布 过滤模型 分布预测 TOP

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压缩空气脱湿用大型膜组件在长春通过中试鉴定 被引量：2

18

作者 吴庸烈 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期6-6,共1页

关键词 通过中试鉴定 中国科学院长春应用化学研究所 研制成功 压缩空气 脱湿 大型中空纤维膜组件

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多组分气体分离膜组件的数学模拟 被引量：1

19

作者 金大天 曹义鸣 +1 位作者 介兴明 袁权 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1032-1038,共7页

建立了空纤维膜组件逆流分离过程的数学模型,采用五阶 Runge-Kutta 法和 Hooke-Jeeves 模式搜索法求解。考察了中空纤维膜的长度、直径及根数对多组分气体渗透性能的影响。模拟结果表明,在相同的原料气流量及操作条件下,随膜长度、直径... 建立了空纤维膜组件逆流分离过程的数学模型,采用五阶 Runge-Kutta 法和 Hooke-Jeeves 模式搜索法求解。考察了中空纤维膜的长度、直径及根数对多组分气体渗透性能的影响。模拟结果表明,在相同的原料气流量及操作条件下,随膜长度、直径及根数的增加,渗透气流量和 CO_2脱除率增大,而渗透侧 CO_2含量降低;膜管内压降随膜长度和直径的增加而增大,随膜根数的增加而减小。在相同的膜总渗透面积下,可以通过改变膜组件参数调节膜的渗透分离性能。 展开更多

关键词 气体膜分离 中空纤维膜组件 数学模拟 CO2分离

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振动剪切强化膜过滤技术研究进展 被引量：5

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作者 吕斯濠 张赵田 +1 位作者 蔡勋江 范洪波 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1115-1121,1133,共8页

综述了振动剪切强化膜过滤技术的组件形式、膜面剪切率的表征与计算、国内外研究等方面的进展情况。分析了该技术的优缺点。指出陶瓷膜的应用与新型组件的开发可能解决该技术所面临的问题,促进振动剪切强化膜过滤装备的开发与工业化应... 综述了振动剪切强化膜过滤技术的组件形式、膜面剪切率的表征与计算、国内外研究等方面的进展情况。分析了该技术的优缺点。指出陶瓷膜的应用与新型组件的开发可能解决该技术所面临的问题,促进振动剪切强化膜过滤装备的开发与工业化应用的发展,并建议我国加强剪切强化膜过滤技术的研究和装备开发。 展开更多

关键词 振动剪切强化膜过滤技术 振动中空纤维膜组件 膜面剪切率

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