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恩科生物技術(shù)課堂,洞察二氧化氯技術(shù)動(dòng)態(tài)

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動(dòng)態(tài)膜分離技術(shù)在二氧化氯空間殺菌消毒中的應用研究
來(lái)源: | 發(fā)布日期:2024-05-06

膜分離是在20世紀初出現,20世紀60年代后迅速崛起的一門(mén)分離新技術(shù)?,F代膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí),實(shí)現選擇性分離的技術(shù),半透膜又稱(chēng)分離膜或濾膜,是一種固定的膜組件,通常由特定的膜材料加工而成,膜壁布滿(mǎn)小孔,根據孔徑大小可以分為:微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等。

膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能,又有高效、節能、環(huán)保、分子級過(guò)濾及過(guò)濾過(guò)程簡(jiǎn)單、易于控制等特征,因此,已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益,已成為當今分離科學(xué)中最重要的手段之一。

液膜分離也是一種有效的工業(yè)化分離技術(shù),同樣屬于物理分離過(guò)程,也屬于現代膜分離技術(shù)的一種。

但液膜分離不采用固定的膜組件,而是模擬生物膜的結構,利用選擇性透過(guò)原理,以膜兩側溶質(zhì)的化學(xué)濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力,使料液中待分離溶質(zhì)在膜內相富集濃縮來(lái)分離待分離物質(zhì)。分離過(guò)程依托的液膜通常由膜溶劑、表面活性劑和流動(dòng)載體組成。

我們可以看出,無(wú)論是采用固定膜組件完成的固膜分離過(guò)程,還是由膜溶劑、表面活性劑和流動(dòng)載體構成液膜后完成的液膜分離過(guò)程,其傳質(zhì)過(guò)程都是借助于相對穩定的傳質(zhì)膜界面完成的,我們可視之為靜態(tài)膜。此類(lèi)靜態(tài)膜的傳質(zhì)過(guò)程都必須消耗外加機械動(dòng)力或化學(xué)力才能完成,因此項目投資與處理成本相對較高。

經(jīng)現有研究和工業(yè)實(shí)踐表明,還有另外一種特殊的液膜分離技術(shù),我們稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)膜分離技術(shù),既不需要固定的膜組件,亦不是利用特定液膜的選擇性透過(guò)原理,而是利用溶質(zhì)在氣液兩相間的濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力,利用溶質(zhì)分子在兩相間的相平衡原理為推動(dòng)力,使兩相間的有效傳質(zhì)面積、傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)速率最大化,促使液相中的溶質(zhì)快速向氣相轉移,從而達到預期的傳質(zhì)效果。

因為動(dòng)態(tài)膜分離為純物理方法,而且可以在常溫下操作,設備結構簡(jiǎn)單、適用性強、運行成本低,加上傳質(zhì)效率又遠高于傳統傳質(zhì)單元設備,所以特別適用于各類(lèi)吸收與解吸過(guò)程。

1 動(dòng)態(tài)膜分離技術(shù)及其工作原理

動(dòng)態(tài)膜分離的傳質(zhì)過(guò)程原理與一般的氣液相平衡過(guò)程完全一樣,只不過(guò)其相應的液相已更換為液膜。由于這種液膜是不穩定的,在正常操作時(shí)會(huì )不斷更新,相互接觸的氣液兩相也會(huì )不斷變換,從而可使氣液相平衡始終維持在接觸初始的較高效率區。

2 工業(yè)動(dòng)態(tài)膜旋轉泡沫分離裝置的結構

實(shí)際工程應用的動(dòng)態(tài)膜旋轉泡沫分離裝置由波管、尾氣管、循環(huán)槽、鼓風(fēng)機和循環(huán)泵等五個(gè)主要部分構成。污水通過(guò)循環(huán)泵送至波管,與進(jìn)入波管的高速氣流直接接觸,在液相流體的作用下而被分散、扭轉和壓縮,形成相對穩定的氣泡。當兩相動(dòng)量達到平衡時(shí),便會(huì )在波管內形成一段由大量微細泡沫構成、高度湍動(dòng)的駐波區,即動(dòng)態(tài)膜旋轉泡沫分離區。

正常工作時(shí),動(dòng)態(tài)膜旋轉泡沫分離裝置的氣相由風(fēng)機送入,液相由循環(huán)泵送入。尾氣管承擔尾氣凈化任務(wù),循環(huán)槽承擔氣液固三相的分離任務(wù)。根據用戶(hù)的要求,裝置不僅可以應用于高氨氮污水處理和脫硫脫硝,也可應用于二氧化氯在不同形式空間的殺菌消毒。

啟動(dòng)時(shí),先在循環(huán)槽中加入一定量需要的水,啟動(dòng)循環(huán)泵循環(huán),再將二氧化氯原料和活化劑直接依次定量加入循環(huán)槽,利用循環(huán)泵使其均勻混合。

從溶液中揮發(fā)出來(lái)的二氧化氯氣體會(huì )通過(guò)波管中的旋轉泡沫動(dòng)態(tài)膜迅速擴散到由鼓風(fēng)機送入的空氣中,擴散速率快,且均勻?;旌蠚怏w與剩余的液相則一同落入循環(huán)槽。帶有一定濃度二氧化氯的混合氣體再經(jīng)過(guò)循環(huán)槽完成三相分離,然后進(jìn)入尾氣管去除液沫,然后送至輸送管網(wǎng)送至預定空間進(jìn)行殺菌消毒。

3.2 動(dòng)態(tài)膜裝置用于空間殺菌消毒的技術(shù)優(yōu)勢

通過(guò)動(dòng)態(tài)膜裝置發(fā)生二氧化氯,并能同時(shí)與空氣均勻混合,有以下技術(shù)優(yōu)勢:

1)動(dòng)態(tài)膜裝置的波管內高速旋轉的泡沫構成的駐波層,傳質(zhì)效率高、傳質(zhì)面積大,傳質(zhì)推動(dòng)力大,能使二氧化氯在空氣中的氣化速率大幅度增加。

2)常溫操作,無(wú)須加熱,能耗低,發(fā)生成本低。

3)二氧化氯氣體的發(fā)生量幾乎不受限制,可大可小,而且可控,適用于各類(lèi)大小空間的空氣殺菌消毒。

4)能直接產(chǎn)生二氧化氯與空氣的均勻混合物用管道輸送,并均勻分布到需要殺菌消毒的空間,工藝簡(jiǎn)單,效率高、可控性好。

5)可直接生成一定濃度的空氣與二氧化氯的混合氣體,無(wú)須二次混合擴散,輸送方便,使用簡(jiǎn)單,可靠性高。

6)可直接采用液態(tài)二氧化氯、固體二氧化氯,甚至亞氯酸鈉、氯酸鈉為原料生成的二氧化氯氣體可迅速被空氣安全帶出,適用性強。

4 結論

原料來(lái)源廣泛,且高效、可控的動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置與二氧化氯氣體在空間殺菌消毒領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢結合,可設計為不同發(fā)生量和使用濃度的專(zhuān)用裝置,廣泛應用于賓館、酒店、寫(xiě)字樓、售票處、醫院、大會(huì )堂、會(huì )議室、學(xué)校等公共場(chǎng)所,甚至于可用于一些空間相對較大、人員相對聚集的公交車(chē)、火車(chē)、輪船、客機等交通運輸工具上的空間殺菌與消毒。

但動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置與傳統的二氧化氯發(fā)生器遵循的化學(xué)反應原理與活化原理是完全一樣的,但反應與傳遞過(guò)程的原理則有著(zhù)本質(zhì)的不同,與傳統的二氧化氯發(fā)生器相比,可獲得的傳質(zhì)面積更大,可獲得的傳質(zhì)推動(dòng)力也更大,傳質(zhì)面積的表面更新頻率也更高,從而可以獲得更高的傳質(zhì)效率。但其需要的設備投資與運行成本卻更低,且日常運行操作卻更為穩定和簡(jiǎn)單、易控。

加上動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置作為新一代的二氧化氯就地發(fā)生裝置,其最大的優(yōu)勢是:常溫常壓操作、設備簡(jiǎn)單易控,可直接產(chǎn)生含一定低二氧化氯濃度的混合氣體,安全性好,其廣泛的實(shí)際應用前景也將會(huì )越來(lái)越受到人們的重視。

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