膜吸收过程传质性能的研究

论文摘要

膜吸收技术是将膜分离技术与传统气体吸收技术相耦合的新型分离技术。在膜吸收过程中，气液两相分别在膜两侧流动，在膜微孔处接触发生传质。由于膜吸收这个特点，使得该技术能克服传统气体吸收塔液泛、雾沫夹带、负荷限等缺点，并具有单位体积接触面积大、通量大、可任意改变两相的流量等优点。该过程所使用的膜多是固体多孔膜。多孔膜本身不具有分离作用，只起到分隔两相和固定相界面的作用。 目前，膜吸收过程传质性能的研究远不能满足理论研究和工程应用的需要，故对其深入进行实验和理论研究，具有重要的理论意义和实际价值。 本文主要从以下几方面对膜吸收过程的传质性能进行了实验和理论研究： （1）选用具有不同微观结构的板式膜，采用合适的操作流程和反应分离体系（慢速吸收体系：纯CO2-去离子水；快速吸收体系：纯CO2-NaOH溶液），放大液相传质阻力，深入的研究了膜微孔大小、膜厚度、孔隙率、膜微孔形态等因素对膜吸收过程传质性能的影响。实验结果表明，膜厚度不影响膜吸收过程。膜孔隙率对膜吸收传质过程影响较复杂，对于慢传质体系（物理吸收），孔隙率几乎不影响膜吸收过程的传质性能；对于快传质体系(化学吸收或吸收剂流速增

论文目录

• 符号说明
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 膜分离技术发展简介
• 1.1.1 膜分离技术基本原理
• 1.1.2 膜分离技术的特点
• 1.1.3 目前膜分离技术主要研究重点
• 1.2 膜吸收技术
• 1.2.1 膜吸收过程的研究
• 1.2.2 膜吸收过程传质机理
• 1.2.3 膜吸收过程影响因素
• 1.3 中空纤维膜组件传质的研究
• 1.3.1 管内传质特性
• 1.3.2 膜相传质特性
• 1.3.3 壳程传质特性
• 1.4.膜萃取、膜吸收等过程中的孔隙率影响研究
• 1.4.1 孔隙率对膜过程传质影响的研究
• 1.4.2 孔隙率对膜阻的影响
• 1.5 课题提出
• 1.5.1 膜吸收过程中孔隙率的影响
• 1.5.2 中空纤维膜吸收传质性能的研究
• 第二章 膜结构影响静态膜吸收过程的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 板式膜气体静态吸收实验
• 2.2.1 实验装置及流程
• 2.2.2 实验材料的结构参数
• 2.2.3 实验方法、步骤及数据处理
• 2.2.4 总传质系数计算
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 膜厚度对膜吸收过程的影响
• 2.3.2 膜微孔孔径对膜吸收过程的影响
• 2.3.3 小孔径膜孔隙率的影响
• 2.3.4 大孔径膜孔隙率的影响
• 2.3.5 孔形态对膜吸收过程的影响
• 2.3.6 孔隙率对静态膜吸收过程传质性能影响机理的初步探讨
• 2.4 本章小结
• 第三章 多孔膜静态膜吸收过程的模型化研究
• 3.1 理论和模型推导
• 3.2 模型计算方法
• 3.3 溶质在液相侧膜表面溶质浓度分布的模拟计算结果
• 3.4 静态膜吸收过程的一维扩散传质模型近似计算
• 3.4.1 模型求解
• 3.4.2 膜结构影响静态膜吸收过程传质性能模拟结果
• 3.4.3 模型预测
• 3.5 本章小结
• 第四章 膜孔隙率对稳态膜吸收过程影响的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 板式膜气体稳态吸收实验
• 4.2.1 实验装置及流程
• 4.2.2 实验材料的结构参数
• 4.2.3 取样及分析方法
• 4.2.4 实验总传质系数计算方法
• 4.2.5 实验注意事项
• 4.3 实验装置稳定时间测定
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 膜厚度对稳态膜吸收过程的影响
• 4.4.2 去离子吸收时,孔隙率对稳态膜吸收过程传质的影响
• 4.4.3 当0.1M NaOH溶液吸收时,孔隙率对稳态膜吸收传质的影响
• 4.4.4 实验结果分析与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 多孔膜稳态膜吸收过程的模型化研究
• 5.1 理论和模型推导
• 5.2 模型计算结果与讨论
• 5.2.1 不同吸收剂情况下,液相流速及孔隙率对传质系数的影响
• 5.2.2 模型计算与实验值的比较
• 5.3 本章小结
• 第六章 中空纤维膜吸收过程传质偏差的实验研究
• 6.1 引言
• 6.2 中空纤维膜吸收实验
• 6.2.1 实验的主要设备和材料
• 6.2.2 实验装置及流程
• 6.2.3 气相采样方法
• 6.2.4 试样分析方法
• 6.2.5 实验数据处理方法
• 6.3 实验结果与讨论
• 6.3.1 三相阻力模型及其偏差
• 2过程的的传质偏差现象'>6.3.2 中空纤维膜吸收SO₂过程的的传质偏差现象
• 2膜吸收过程中的反应机理'>6.3.3 CO₂膜吸收过程中的反应机理
• 2与CO₂膜吸收的增强机理'>6.3.4 化学反应对SO₂与CO₂膜吸收的增强机理
• 6.4 本章小结
• 第七章 中空纤维膜吸收过程传质偏差的模型化研究
• 7.1 模型建立
• 7.2 模型求解
• 7.3 计算结果与讨论
• 7.3.1 第一类反应体系
• 7.3.2 第二类反应体系
• 7.3.3 轴向浓度分布结果与讨论
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 8.1 结论
• 8.2 本论文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文