科创中国

新能源及节能技术

随着全球经济的不断发展，环境问题伴随着经济增长日益显现，能源与资源问题成为社会关注的焦点，我国作为能源与资源的消费大国，面临的形势更为严峻。 膜蒸馏是一种使用组件中的疏水膜作为分隔介质，利用膜两侧温差形成的蒸气压差作为传质驱动力的膜分离过程。由于膜的疏水性，使得膜两侧温度不同的液体均无法穿过膜进入另一侧，但由于热侧液体与膜表面间的蒸气压高于冷侧，在热侧膜表面产生的蒸气会借助膜两侧的蒸气压差进入冷侧冷凝，达到分离的效果。 在膜蒸馏的应用中，常常需要利用工厂余热，有些情况下余热温度可能较低（40℃），而膜蒸馏的一般工作温度范围在50-80℃，虽然低于此温度范围膜蒸馏过程也可以进行，但是产水量会下降很多，难以满足工厂需要。针对这一情况，兰州理工大学能源与动力工程学院开展了燃煤电厂脱硫废水处理技术的研究，基于膜蒸馏技术的相关理论开发了低能耗水分部分回收系统，并研究了在低温度的前提下提升产量的相关措施，如增加扰流结构强化传热传质过程、添加空气构成气液两相流强化传热传质过程等，一定程度上解决了水分回收能耗高、膜蒸馏产量低的问题。

本成果利用膜蒸馏技术开发了低能耗水分回收系统， 一定程度上解决了水分回收能耗高的问题。基于膜蒸馏技术，本成果有以下几个优势：一、操作温度低，相比于传统的蒸馏技术，膜蒸馏技术利用疏水膜两侧蒸气压差作为驱动力，不需要将料液加热至沸点就可以将水分从中分离，因此可以利用工厂余热、太阳能、地热能等热源，减少了生产过程中的能源消耗；二、操作压力低，相比于传统的膜分离技术，膜蒸馏技术不需要在疏水膜两侧提供压差进行分离，在常压下就可以进行操作，因此对装置的密封性能要求较低，制作成本较低；三、产水水质较好，基于膜蒸馏的原理，温度较高的料液产生的水蒸气在疏水膜两侧蒸气压差的作用下穿过疏水膜冷凝，而料液由于疏水膜的疏水性无法穿过，因此产水水质较好，理论脱盐率可达100%。

热与流体研究团队整合了我校流体机械及工程、新能源和材料科学与工程等学科的优势研究力量，在先进储能技术、泵、阀等方向具有雄厚的前期研究基础，各方向的带头人的研究在国内同行具有较高的影响力。团队致力于打破太阳能光热发电高温熔盐泵阀、高性能熔盐、膜蒸馏水回收等领域的技术瓶颈，服务我国太阳能发展的重大需求，将有力地支撑我校进入国家“双一流”建设行列。 团队负责人：杜小泽(教授)、吴江波(副教授) 其他成员：郭新瑞(博士生)、马峰(硕士生)

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