纤维膜在膜分离应用中的微尺度输运机理研究

发布时间：2024-03-14 01:27

　　本文采用静电纺丝纤维膜进行膜分离的相关研究,深入研究了气相液相分离过程中的微尺度问题。本文依据分离过程中有无相变发生,将研究分为两个方面,一个是无相变发生的分离空气和气溶胶油滴的过程,一个是有相变发生的膜蒸馏分离废酸过程。本文探究了纤维膜分离微纳尺度的物质(微米级别的气溶胶油滴和纳米级别的分子)时的输运机理及相应的热力学参数或膜参数对实验的影响。本文以纤维膜为研究对象,深入研究了微米级气溶胶油滴在纤维膜及改性处理后的纤维膜上的富集行为及输运机理。实验结果表明,油滴在不同表面能的纤维上的结构不同。油滴在PAN纤维上形成轴对称结构,在改性纤维上形成非轴对称结构。随着油滴在纤维上的富集,改性纤维上的非轴对称油滴逐渐转变为轴对称油滴。油滴在改性纤维和PAN纤维上的最终形态都不能铺展形成液膜,而是形成轴对称的油滴。本研究进一步通过测量纤维膜压力降和液体穿透压发现,油滴可以进入到PAN纤维膜内部,被内层和外层纤维膜一起吸附,而对于改性PAN纤维膜,油滴只能被表面的纤维膜吸附,在表面形成一层油膜。改性纤维膜相比原始PAN纤维膜,能够避免油滴浸润,具有阻隔油滴侵入纤维膜内部的作用。本文以疏水改性纤维膜...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 多孔介质
        1.1.2 纤维膜
        1.1.3 膜分离
        1.1.4 输运过程
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多孔介质传热传质
        1.2.2 悬浮微粒分离
        1.2.3 膜蒸馏
    1.3 本文研究内容
2 实验装置与检测方法
    2.1 试剂与仪器
    2.2 静电纺丝
    2.3 引发式化学气相沉积
    2.4 液体穿透压检测
    2.5 表面润湿性测量
    2.6 微观形貌观测
    2.7 检测纤维膜参数
3 纤维膜对悬浮微小油滴的捕捉及机理研究
    3.1 纤维膜制备及实验
        3.1.1 静电纺丝制备纤维和不同直径的纤维膜
        3.1.2 模拟气溶胶油滴
        3.1.3 观察记录气溶胶油滴在纤维上的动态行为实验
        3.1.4 纤维膜压力降实验
    3.2 纤维表面能量对微小油滴行为的影响
    3.3 微小油滴在纤维表面的富集
    3.4 微小油滴在孔隙内的输运行为研究
    3.5 本章小结
4 挥发分气体分子在纤维膜孔隙中的输运
    4.1 实验装置及检测实验
        4.1.1 纤维膜的制备
        4.1.2 疏水化改性处理
        4.1.3 气隙式膜蒸馏系统
        4.1.4 成分检测
    4.2 疏水纤维膜的表征
        4.2.1 疏水纤维膜性能参数
        4.2.2 接触角与水力穿透压
    4.3 膜蒸馏实验分析
        4.3.1 单一气体分子在纤维膜孔隙中的扩散
        4.3.2 复杂气体分子在纤维膜孔隙中的扩散
        4.3.3 酸对孔内分子运输的影响
        4.3.4 亚铁离子对膜蒸馏的影响
        4.3.5 AGMD系统运行寿命
        4.3.6 膜蒸馏过程中的热力学分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3927856