摘要：【目的】 在传统反渗透(RO)膜系统中,结垢问题一直是限制其性能和经济效益的主要挑战。 研究旨在优化反渗透膜的流道设计,并深入分析结垢机理,以提高膜组件的性能,减少结垢。 【方法】 通过建立三维反渗透膜流道计算模型,对比单层流道与新型阶梯流道在水力学性能上的差异,并分析阶梯膜的进口方式对膜渗透性能的影响。 同时,进行长期过滤试验和结垢称重,验证仿真模型的准确性。 研究结果表明,阶梯单侧流方案具有更好的流动均匀性,并有效减小了浓差极化效应。阶梯侧流膜在阶梯后段流道高度减小,流速升高,对后段的冲刷作用增强,可降低此区域的结垢量。 【结果】 阶梯单侧流方案相比于常规侧流膜实测单位面积结垢量减少25%,极大地提高了膜的使用寿命。 进口总流量为3.2 L/min,膜前压为0.62 MPa 条件下,阶梯流道与单层流道相比,总产水量提升18%,脱盐率提升2%。 【结论】 阶梯单侧进口方案平均流速显著提高,降低膜污染速率,单位面积结垢量低,进出口压差相对较低,综合评估产水率和经济性,阶梯单侧膜流道性能最优。

关键词：反渗透膜；流道设计；性能优化；结垢机理；回收率

基金资助：国家自然科学基金(52206113)

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