PVDF中空纤维膜在醇胺溶液中的自发浸润动力学研究
发布时间：2021-06-09 08:45
膜接触器捕集CO2技术具有广阔的应用前景,它综合了传统吸收与膜分离技术的优点,然而疏水膜浸润现象却是制约其发展的一大阻碍。膜浸润是指疏水性膜孔被溶液逐渐充满,导致传质阻力大幅度上升,严重影响膜接触器吸收效率的现象。膜浸润可以分为受迫浸润和自发浸润,受迫浸润是由于液气相压力差的作用而产生的,而自发浸润的机理和过程仍需进一步地深入探究。本文首先在吸附浸润机理的基础上对自发浸润展开研究,对吸附浸润机理进行修正完善,使其能够更加合理地描述自发浸润的进程;然后依据浸润机理在膜渗入方程中引入修正系数,并以其为核心建立动力学模型,模拟出自发浸润的全部过程;最后根据吸附浸润机理寻找出合适的延缓浸润方法。本论文的主要研究内容和结果如下:（1）通过表面张力-接触角和黏附张力法联合吸附方程计算出了DEA分子在PVDF疏水膜壁上的固液吸附常数,随后通过对膜孔内分子扩散和吸附过程的分析,推测出DEA分子在膜壁上的吸附是自发浸润的控制阶段。根据达西扩散定理提出了液气相压力差与附加压力在浸润过程中的协同作用方式,液气相压力差能够使溶液在膜孔内的液面附近形成固液吸附界面,在界面上存在着多层三相接触线产生不同的附加压力...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２膜孔被吸收剂浸润示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｒｔｉａｌ?ｗｅｔｔｉｎｇ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｐｏｒｅｓ?ｂｙ?ｌｉｑｕｉｄ?ａｂｓｏｒｂｅｎｔ??
?第一章文献综述???在的。如图１－３所示，膜接触器在长时间的使用过程中根据运行阶段的差异可以??区分为上文所述的三种浸润状态：未浸润状态、部分浸润状态和完全浸润状态。??在膜接触器刚刚开始运行时，对于超疏水性的膜材料可以认为膜孔内被气体??充满即未浸润状态（图ｌ－３ａ）。当膜接触器运行足够长的时间之后，膜孔道内将??全部充满液体即完全浸润状态（图ｌ－３ｂ）?［３６，３７］。膜接触器在实际吸收气体的过??程中，未浸润状态仅仅会在开始阶段存在极短的时间，或是因为膜材料、吸收剂??和操作条件等因素的差异致使未浸润状态不能实际存在。实验证明，即使是超疏??水性的膜材料浸泡在有机吸收剂溶液中也会逐渐的被浸润，而这个从未浸润状态??过渡到完全浸润状态的浸润过程即为部分浸润状态（图ｌ－３ｃ）?［３６］。??Ｇａｓ?Ｌｉｑｕｉｄ??ｂｏｕｎｄａｒｙ?Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??Ｇａｓ?ｂｕｌｋ?ｌａｙｅｒ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｌａｙｅｒ?Ｌｉｑｕｉｄ?ｂｕｌｋ??＜——＞?＜——＞?＜?＞＜——＞?＜?＞??Ｉ??！?．．．．?－Ｋ；、．＇＇．??＼?＼?；?－?ｌ?．’Ｉ：?Ｖ：??ｉ?參ｉ?！??：?．??－＿！?—??Ｉ?瞻’??Ｖ?＼???ｉ?ｍ—??图１－３在膜孔中的膜浸润模型（ａ）未浸润状态（ｂ）完全浸润状态（ｃ）部分浸润状态??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｗｅｔｔｉｎｇ?ｍｏｄｅｌｓ?ｉｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｐｏｒｅ?（ａ）?ｎｏ?ｗｅｔｔｉｎｇ?（ｂ）?ｃｏｍｐｌｅｔｅ?ｗｅｔｔｉｎｇ?（ｃ）??ｐａｒｔｉａｌ?ｗ
?第一章文献综述???如图１－４所示，当吸收剂溶液与疏水性微孔膜开始接触时，有机分子不能立??即的吸附到疏水膜材料上，在这一极短时间内溶液与和膜表面之间的接触角是大??于９０°的，此时附加压力指向溶液内部，自发浸润现象无法发生。随后醇胺分子??会逐渐的吸附到固液界面上，致使固液界面张力随之快速下降，三相接触点会随??着固液界面张力的变化而不断向前移动，吸收剂溶液与疏水膜之间的接触角也逐??渐降低。当固液吸附量超过某一临界值时，吸收液与疏水膜之间的接触角会小于??９０°?，使附加压力反向变为由液相指向气相，溶液会在附加压力的作用下缓慢的??侵入到膜孔中，自发浸润现象也就随之产生了。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]PVDF膜接触器吸收二氧化碳过程中延缓膜润湿的研究[J]. 王利祥,丁忠伟,刘丽英,肖钧天. 膜科学与技术. 2019(05)
[2]聚偏氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合膜的自发浸润动力学研究[J]. 徐晨汉,丁忠伟,刘丽英. 膜科学与技术. 2018(06)
[3]基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究[J]. 徐晨汉,丁忠伟,刘丽英. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]膜接触器吸收二氧化碳过程中的膜润湿研究[J]. 崔丽云,王宇,李云鹏,丁忠伟,刘丽英. 膜科学与技术. 2014(04)
[5]膜法吸收燃煤烟气中CO2之膜润湿机理及其改性研究[J]. 王霞,瞿如敏,陈浩,杨林军,冒咏秋. 化工新型材料. 2014(06)
[6]二乙醇胺水溶液的表面张力研究[J]. 付东,钟智坤,吕建燚,华雪莹. 华北电力大学学报(自然科学版). 2010(06)
[7]膜气吸收法分离烟气中CO2的实验[J]. 吕月霞,于新海,涂善东. 南京工业大学学报(自然科学版). 2009(05)
本文编号：3220266
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２膜孔被吸收剂浸润示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｒｔｉａｌ?ｗｅｔｔｉｎｇ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｐｏｒｅｓ?ｂｙ?ｌｉｑｕｉｄ?ａｂｓｏｒｂｅｎｔ??
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?第一章文献综述???如图１－４所示，当吸收剂溶液与疏水性微孔膜开始接触时，有机分子不能立??即的吸附到疏水膜材料上，在这一极短时间内溶液与和膜表面之间的接触角是大??于９０°的，此时附加压力指向溶液内部，自发浸润现象无法发生。随后醇胺分子??会逐渐的吸附到固液界面上，致使固液界面张力随之快速下降，三相接触点会随??着固液界面张力的变化而不断向前移动，吸收剂溶液与疏水膜之间的接触角也逐??渐降低。当固液吸附量超过某一临界值时，吸收液与疏水膜之间的接触角会小于??９０°?，使附加压力反向变为由液相指向气相，溶液会在附加压力的作用下缓慢的??侵入到膜孔中，自发浸润现象也就随之产生了。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]PVDF膜接触器吸收二氧化碳过程中延缓膜润湿的研究[J]. 王利祥,丁忠伟,刘丽英,肖钧天. 膜科学与技术. 2019(05)
[2]聚偏氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合膜的自发浸润动力学研究[J]. 徐晨汉,丁忠伟,刘丽英. 膜科学与技术. 2018(06)
[3]基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究[J]. 徐晨汉,丁忠伟,刘丽英. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]膜接触器吸收二氧化碳过程中的膜润湿研究[J]. 崔丽云,王宇,李云鹏,丁忠伟,刘丽英. 膜科学与技术. 2014(04)
[5]膜法吸收燃煤烟气中CO2之膜润湿机理及其改性研究[J]. 王霞,瞿如敏,陈浩,杨林军,冒咏秋. 化工新型材料. 2014(06)
[6]二乙醇胺水溶液的表面张力研究[J]. 付东,钟智坤,吕建燚,华雪莹. 华北电力大学学报(自然科学版). 2010(06)
[7]膜气吸收法分离烟气中CO2的实验[J]. 吕月霞,于新海,涂善东. 南京工业大学学报(自然科学版). 2009(05)
本文编号：3220266
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