溶液除湿系统用除湿膜的制备与性能研究
发布时间：2021-03-29 21:35
膜/溶液除湿技术使用除湿膜作为隔离器,将盐溶液与湿空气完全分离开,既实现了除湿过程,又有效地解决了盐溶液液滴夹带的问题。其中除湿膜作为核心部件需要具备以下条件:接触吸湿溶液的一侧保证溶液不能透过除湿膜;接触湿空气的一侧能够保证湿空气顺利通过除湿膜到达另一侧;具备优异的力学性能,保证除湿膜能够长期使用。但目前的除湿膜不能同时具备以上三个条件,因此开发出具有防水性、透湿性、力学性优良的除湿膜具有实用意义和价值。本课题首先将聚丙烯熔喷材料进行单侧亲水整理,实现了一侧能够阻止液体通过,又保证了透湿量增加。其次通过实验研究了亲水整理剂的浓度、喷洒亲水剂的质量、烘燥温度对防水透湿性能的影响,最终选用了亲水剂的浓度为30%、喷洒量为12g/m2、烘燥温度为80℃的最佳实验条件。透湿量单侧亲水整理后相对于整理前透湿量增加,但在整理过程中,亲水剂会逐渐向另一侧渗透,导致耐静水压降低,另一侧防水性能降低。在除湿系统中对其进行水蒸气渗透系数测试后,结果显示经过单侧亲水整理后的聚丙烯纤维膜的水蒸气渗透系数较整理前有所增大,当湿度较大时,会出现润湿的现象。由于除湿膜的防水性和透湿性与纤维的...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膜/溶液除湿系统示意图
梦露取⑹?却?衅鳎?杉嗖獬??效果，进一步可计算除湿量等指标。其中除湿膜起着至关重要的作用。首先保证除湿溶液不能渗透过膜流入空气流道，其次保证湿空气中的水蒸气顺利通过膜。膜/溶液除湿技术是使用除湿膜作为隔离器，膜的一侧为湿空气，而另一侧为除湿盐溶液，空气和除湿液同时运行。由于除湿溶液的是一种吸湿性较强的盐溶液，其能够快速吸收空气中的水蒸气。在湿空气与吸湿液体接触的过程中，由于湿空气的表面蒸汽分压力大于溶液表面蒸汽分压力，所以空气中的水分子大量向吸湿液体转移既被吸湿液体吸收，基本原理见图1-2。图1-2膜除湿原理示意图除湿膜一侧接触流动高湿空气，其中的水蒸气在浓度梯度作用下经膜中微孔不断扩散到膜的吸湿溶液侧，从而被吸收[9]。该技术中所用的膜基材多为防水透湿材料要求防水性能稳定、透湿性能好的优点[10,11]。同时针对除湿膜的研究，若能在其基本的防水的性质上对其进行亲水改性，将有利于水蒸气通过除湿膜，加速除湿过程，优化除湿效果。为了增加传湿，需要尽量增加膜两侧的压力差，所以除湿膜需要同时具备一定的力学性能。目前除湿膜还处于发展阶段，存在防水性、透湿性、以及力学性能不足的问题[12]。1.2除湿膜的作用机理除湿膜的在除湿系统中的要求是接触除湿溶液的一侧保证溶液不能透过膜，并且另一侧能够保证湿空气顺利通过膜，从而被除湿溶液吸收。制备除湿膜的关键在于能否同时具有良好的防水和透湿性能。即膜的一侧既可以有效的阻挡除湿溶液透过并且能够使湿空气在膜中扩散到达除湿溶液的一侧[13]。达到除湿膜所具
东华大学专业硕士学位论文第一章绪论4液的一侧具有防水性能，其接触角越大。如图1-4(a)所示，当接触角小于90°时，接触溶液的一侧具有亲水性能，表现为溶液逐渐渗入到膜中。如图1-4(b)所示，当接触角大于90°时，接触溶液的一侧具有防水性能，表现为溶液在膜的表面滚动，不能渗入到膜的内部。当接触角大于150°时，说明除湿膜具有超疏水的特性。图1-4固体与液体的润湿性一般来说，纤维膜的表面是非常粗糙的，并不是光滑的表面。表面的粗糙度、纤维与纤维之间形成的孔隙大小极大影响了纤维膜的润湿性。所以，纤维表面不光滑的纤维膜，理论研究中引入粗糙因子r：coscosnr(1-2)式(1-2)中，θ为真实的接触角，θn为粗糙的表面接触角。因为r>1，所以当θ>90°，则θn>θ；θ<90°，则θn<θ，即原本的纤维膜防水性优良，表面粗糙度越大提高其防水性能[21]。(2)渗透理论除湿膜中纤维与纤维之间形成大量的孔隙结构，微孔纤维膜能够使水蒸气通过，但溶液液滴不能通过，如液滴进入到微孔膜中必须要有一定的外界压力才可以使其进入膜中。其中外界压力可以用来表征除湿膜的防水特性，此时能够迫使溶液进入到膜的内部的压力称为耐静水压，根据拉普拉斯方程：rCOSpLV2(1-3)其中P为耐静水压，r是膜中的孔径大小，θ为接触角，LV气/液界面自由能。从公式(1-3)中可知，膜的耐静水压的大小主要和膜中的孔隙大孝以及膜表面的接触角有关[22]。所以孔隙直径越孝接触角越大的除湿膜耐静水压越大，所以制备出孔径越小的纤维膜其防水性能越好[23]。1.2.2除湿膜的透湿性具有透湿性的除湿膜能将湿空气中的水蒸气水分子从湿度大的一侧引入到具有除湿溶液的一侧。空气中的水蒸气分子在除湿膜中的传递一般有以下两种形
【参考文献】：
期刊论文
[1]PP纺黏非织造布的亲水整理[J]. 位华瑞,王洪,孙冈剑. 产业用纺织品. 2018(09)
[2]膜除湿技术用于空气除湿的研究进展[J]. 张琪. 舰船防化. 2013(02)
[3]熔喷非织造技术的发展现状[J]. 董家斌,陈廷. 纺织导报. 2012(06)
[4]聚丙烯熔喷非织造过滤布容尘过滤特性研究[J]. 朱锐钿,张鹏. 产业用纺织品. 2012(01)
[5]膜除湿技术在气体干燥中的应用[J]. 张琪,汤卫华,张龙龙. 舰船防化. 2011(03)
[6]静电纺丝纤维的研究及应用进展[J]. 叶春洪,戴红旗. 纤维素科学与技术. 2011(02)
[7]PU型防水透湿层压复合织物的制备工艺及研究进展[J]. 吕海宁,薛元,蔡再生. 聚氨酯工业. 2010(02)
[8]防水透湿织物的加工技术及发展趋势[J]. 杨银英,贾哲昆,孟家光. 现代纺织技术. 2010(01)
[9]PP熔喷过滤滤芯聚合物材料的性能研究[J]. 饶剑辉,靳向煜. 非织造布. 2009(02)
[10]静电纺纳米纤维非织造布的热湿传递性能[J]. 辛东坡,覃小红,王善元. 东华大学学报(自然科学版). 2009(02)
硕士论文
[1]聚偏氟乙烯纤维膜的制备及其防水/防风和透湿性能研究[D]. 杨芳芳.东华大学 2017
本文编号：3108232
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膜/溶液除湿系统示意图
梦露取⑹?却?衅鳎?杉嗖獬??效果，进一步可计算除湿量等指标。其中除湿膜起着至关重要的作用。首先保证除湿溶液不能渗透过膜流入空气流道，其次保证湿空气中的水蒸气顺利通过膜。膜/溶液除湿技术是使用除湿膜作为隔离器，膜的一侧为湿空气，而另一侧为除湿盐溶液，空气和除湿液同时运行。由于除湿溶液的是一种吸湿性较强的盐溶液，其能够快速吸收空气中的水蒸气。在湿空气与吸湿液体接触的过程中，由于湿空气的表面蒸汽分压力大于溶液表面蒸汽分压力，所以空气中的水分子大量向吸湿液体转移既被吸湿液体吸收，基本原理见图1-2。图1-2膜除湿原理示意图除湿膜一侧接触流动高湿空气，其中的水蒸气在浓度梯度作用下经膜中微孔不断扩散到膜的吸湿溶液侧，从而被吸收[9]。该技术中所用的膜基材多为防水透湿材料要求防水性能稳定、透湿性能好的优点[10,11]。同时针对除湿膜的研究，若能在其基本的防水的性质上对其进行亲水改性，将有利于水蒸气通过除湿膜，加速除湿过程，优化除湿效果。为了增加传湿，需要尽量增加膜两侧的压力差，所以除湿膜需要同时具备一定的力学性能。目前除湿膜还处于发展阶段，存在防水性、透湿性、以及力学性能不足的问题[12]。1.2除湿膜的作用机理除湿膜的在除湿系统中的要求是接触除湿溶液的一侧保证溶液不能透过膜，并且另一侧能够保证湿空气顺利通过膜，从而被除湿溶液吸收。制备除湿膜的关键在于能否同时具有良好的防水和透湿性能。即膜的一侧既可以有效的阻挡除湿溶液透过并且能够使湿空气在膜中扩散到达除湿溶液的一侧[13]。达到除湿膜所具
东华大学专业硕士学位论文第一章绪论4液的一侧具有防水性能，其接触角越大。如图1-4(a)所示，当接触角小于90°时，接触溶液的一侧具有亲水性能，表现为溶液逐渐渗入到膜中。如图1-4(b)所示，当接触角大于90°时，接触溶液的一侧具有防水性能，表现为溶液在膜的表面滚动，不能渗入到膜的内部。当接触角大于150°时，说明除湿膜具有超疏水的特性。图1-4固体与液体的润湿性一般来说，纤维膜的表面是非常粗糙的，并不是光滑的表面。表面的粗糙度、纤维与纤维之间形成的孔隙大小极大影响了纤维膜的润湿性。所以，纤维表面不光滑的纤维膜，理论研究中引入粗糙因子r：coscosnr(1-2)式(1-2)中，θ为真实的接触角，θn为粗糙的表面接触角。因为r>1，所以当θ>90°，则θn>θ；θ<90°，则θn<θ，即原本的纤维膜防水性优良，表面粗糙度越大提高其防水性能[21]。(2)渗透理论除湿膜中纤维与纤维之间形成大量的孔隙结构，微孔纤维膜能够使水蒸气通过，但溶液液滴不能通过，如液滴进入到微孔膜中必须要有一定的外界压力才可以使其进入膜中。其中外界压力可以用来表征除湿膜的防水特性，此时能够迫使溶液进入到膜的内部的压力称为耐静水压，根据拉普拉斯方程：rCOSpLV2(1-3)其中P为耐静水压，r是膜中的孔径大小，θ为接触角，LV气/液界面自由能。从公式(1-3)中可知，膜的耐静水压的大小主要和膜中的孔隙大孝以及膜表面的接触角有关[22]。所以孔隙直径越孝接触角越大的除湿膜耐静水压越大，所以制备出孔径越小的纤维膜其防水性能越好[23]。1.2.2除湿膜的透湿性具有透湿性的除湿膜能将湿空气中的水蒸气水分子从湿度大的一侧引入到具有除湿溶液的一侧。空气中的水蒸气分子在除湿膜中的传递一般有以下两种形
【参考文献】：
期刊论文
[1]PP纺黏非织造布的亲水整理[J]. 位华瑞,王洪,孙冈剑. 产业用纺织品. 2018(09)
[2]膜除湿技术用于空气除湿的研究进展[J]. 张琪. 舰船防化. 2013(02)
[3]熔喷非织造技术的发展现状[J]. 董家斌,陈廷. 纺织导报. 2012(06)
[4]聚丙烯熔喷非织造过滤布容尘过滤特性研究[J]. 朱锐钿,张鹏. 产业用纺织品. 2012(01)
[5]膜除湿技术在气体干燥中的应用[J]. 张琪,汤卫华,张龙龙. 舰船防化. 2011(03)
[6]静电纺丝纤维的研究及应用进展[J]. 叶春洪,戴红旗. 纤维素科学与技术. 2011(02)
[7]PU型防水透湿层压复合织物的制备工艺及研究进展[J]. 吕海宁,薛元,蔡再生. 聚氨酯工业. 2010(02)
[8]防水透湿织物的加工技术及发展趋势[J]. 杨银英,贾哲昆,孟家光. 现代纺织技术. 2010(01)
[9]PP熔喷过滤滤芯聚合物材料的性能研究[J]. 饶剑辉,靳向煜. 非织造布. 2009(02)
[10]静电纺纳米纤维非织造布的热湿传递性能[J]. 辛东坡,覃小红,王善元. 东华大学学报(自然科学版). 2009(02)
硕士论文
[1]聚偏氟乙烯纤维膜的制备及其防水/防风和透湿性能研究[D]. 杨芳芳.东华大学 2017
本文编号：3108232
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