论文摘要
论文主要针对超声场协同平板膜微滤过程，计算并测量了超声发生器内声场分布状况；通过比较膜稳定性，优选出α-Al2O3陶瓷膜为研究用膜；优化了超声协同膜微滤过程的工艺参数，并探讨了声场分布与超声强化效果的关系。基于声学理论，计算了超声发生设备液面水平方向和垂直方向相对声强分布状况。采用超声波声强测量仪测量了超声发生器内实际声场分布及其衰减状况。结果表明，声强在三维空间均存在不均匀分布。声强理论计算值与实测值的对照表明二者具有一定程度的吻合性，说明声场理论计算在一定程度上可以验证实际测量结果。针对超声辐照平板膜过程，利用膜通量因子F和截留率R分析膜稳定性的变化情况。在声强为1.04W·m-2，频率为45kHz的超声下辐照60min后，α-Al2O3陶瓷膜的F=1.34，R=0.92，其对超声的耐受力较强，被选为后续研究用膜。针对TiO2悬浆液体系，研究了工艺参数对超声协同膜分离过程的影响。优化的工艺条件为：料液浓度1.0g·L-1，流速0.5m·s-1，跨膜压差0.04MPa，膜孔径200nm，超声功率200W，超声频率45kHz。在优化工艺条件下，超声对膜分离过程强化作用显著，超声强化因子E达到1.34，滤饼层质量变化率B达到0.44。基于上述优化工艺条件，研究了声强分布对膜分离性能的影响。B和E与声强呈近似正相关关系。膜面平均声强约0.5W·cm-2时，B超过0.23，E可达1.2左右；膜面平均声强约0.6W·cm-2时，R超过0.4，E可达1.3左右；膜面平均声强0.01W·cm-2时，超声场对膜通量几乎无强化效果。为有效利用声能并强化膜微滤过程，膜组件应同向放置、位于换能器区域上方且处于声场近场区内。
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致谢摘要Abstract第1章 文献综述1.1 膜污染、浓差极化及其处理方法1.2 超声场协同膜微滤过程的研究和应用1.2.1 超声场作用机制1.2.2 超声场在膜微滤过程中的应用1.2.3 超声空化作用的主要影响因素1.2.4 超声场对膜物理结构的影响1.3 超声设备声场测量及分布特性1.3.1 描述超声场的基本物理量1.3.2 声场理论计算与模拟方法1.3.3 常见声场测量方法1.3.4 超声发生器声场及其特性研究现状1.4 论文研究的主要内容、目的及意义第2章 实验部分2.1 实验药品与材料2.2 实验仪器及设备2.3 实验工艺与流程2.3.1 声强测量2.3.2 膜面声强的测量2.3.3 超声辐照平板膜2.3.4 平板膜纯水通量和截留率的测量2.3.5 超声协同平板膜微滤过程2.4 测量与计算2.4.1 声强的测量与及其原理2.4.2 超声波的衰减2.4.3 膜通量2悬浆液的截留率'>2.4.4 膜微滤 TiO2悬浆液的截留率2.4.5 膜通量因子2.4.6 超声强化因子2.4.7 膜面滤饼层质量变化率 B第3章 超声场声强、分布及其应用特性3.1 换能器辐射声场理论计算3.1.1 近场区3.1.2 远场区3.2 声场测量的稳定性3.2.1 声强随时间的变化3.2.2 声强随温度的变化3.2.3 声强随液面高度（H）的变化3.3 固定超声场中声强分布的测定3.3.1 长度（X）方向声强分布3.3.2 宽度（Y）方向声强分布3.3.3 垂直（H）方向声强分布3.3.4 声强平面分布图3.4 声强计算及其与实测值的比较3.4.1 水平方向3.4.2 垂直方向3.5 超声功率和频率对声强及其分布的影响3.5.1 超声功率的影响3.5.2 超声频率的影响3.6 超声波的衰减2悬浆液中声场的衰减'>3.6.1 TiO2悬浆液中声场的衰减3.6.2 超声波透过膜后声场的衰减3.6.3 膜组件中声场的衰减3.7 超声对平板膜稳定性的影响3.7.1 膜材质的影响3.7.2 不同超声功率下声场对膜稳定性的影响3.7.3 不同超声频率下声场对膜稳定性的影响3.8 本章小结2悬浆液'>第4章 超声场协同平板膜微滤 TiO2悬浆液4.1 操作参数对膜分离性能的作用4.1.1 料液浓度的影响4.1.2 料液流速的影响4.1.3 跨膜压差的影响4.1.4 膜孔径的影响4.2 超声参数对膜分离性能的作用4.2.1 超声功率的影响4.2.2 超声频率的影响4.3 声强分布对膜分离性能的作用4.3.1 长度方向声强分布的影响4.3.2 宽度方向声强分布的影响4.3.3 高度方向声强分布的影响4.3.4 膜组件放置方式的影响4.3.5 声强方向的影响4.4 本章小结总结参考文献攻读硕士学位期间发表论文情况
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