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第210期(总第210期) 2015年11月10日   本期四版  上一期  下一期  更多期次  
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膜重点实验室中空纤维膜流体力学理论研究取得新突破





  本报讯 近日,国际化工 Top期刊AIChEJournal(美国化学工程师协会杂志)发表了天津工业大学材料学院李贤辉博士、李建新教授、何本桥教授、理学院姚永红教授、环化学院王捷教授、澳大利亚悉尼科技大学HuuHaoNGO教授等的论文,题为“Afiltrationmodelforpredictionoflocalfluxdistributionandoptimizationofsubmergedhollowfibermembranemodule(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:‘Thisworkhasgoodcontributionstotheunderstandinganddesignofflowdistribu鄄tionsinhollowfibermembranes.Itisveryusefulforindustrialdesignaswellasfunda鄄mentaldevelopment.Thetheoreticaldevel鄄opmentiswellillustratedandexperimentswerewelldesigned.’即“该工作对理解中空纤维膜通量分布具有重要贡献,以及工业化组件的设计具有重要指导意义。同时,该模型理论推导完善,实验构思巧妙。”
  中空纤维膜过滤系统由于装填密度高、出水水质好等优点已广泛应用在水处理、生物分离等领域,而且工程规模逐年增大,但是,运行效率和稳定性方面的技术风险也随之增大。如何控制膜污染、实现高效和稳定运行一直是工业界和学术界面临的巨大挑战。为此,国内外科学家开展了大量中空纤维膜组件优化设计实验研究以及运行过程中流体力学优化控制理论研究。然而,基于传统Hagen-Poisenille方程的纤维膜过滤等模型,忽略了可渗透圆管中径向渗透通量对流动阻力的影响;同时,也缺乏有效的实验监测方法对模型进行验证,限制了模型的实际应用。
  天津工业大学李建新教授研究小组根据分割叠加原理建立了中空纤维膜点通量测量方法;针对中空纤维膜运行中径向跨膜流动对纤维内腔流动阻力影响,基于质量和动量守恒原理,建立了中空纤维膜过滤流体力学数学模型,明确了中空纤维膜丝内径、长度与产水效率之间的构效关系。该模型的模拟值与文献中实验结果相对比,误差仅为1.1%。本工作为中空纤维膜组件设计优化和系统稳定运行提供了重要的理论依据,标志着该校膜国家重点实验室在中空纤维膜技术基础理论方面取得新的突破。该项研究得到了国家973计划、教育部创新团队发展计划等资助。
  据悉,AIChEJournal(美国化学工程师协会杂志)是国际公认的化工领域权威期刊,最早于1955年由美国化学工程师协会发行。 (膜重点实验室 李贤辉)

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