固定床吸附烷烃中芳烃的模拟

本文在实验研究烷烃中少量芳烃的固定床吸附动态过程的基础上,进行模型化计算,分别用线性推动力和孔扩散两种固定床吸附模型,拟合得出总传质系数,液膜传质系数和孔扩散系数,两种模型的拟合计算结果表明：在本文的实验条件范围内,传质推动力可用线性推动力表示。总传质阻力由液膜传质阻力和颗粒相传质阻力的共同作用而形成,它随着温度,浓度和流量的降低而增加,孔扩散系数与流量无关。     

氢气作为热泵干燥装置干燥介质的分析

分析了氢气作为热泵干燥装置干燥介质时,干燥介质与物料的对流换热系数、对流传质系数、干燥介质的流动阻力、单位体积干燥介质与水蒸气的饱和混合物中的水蒸气量、单位体积干燥介质在绝热干燥过程中的最大水蒸气吸收量等特性,并与空气作为干燥介质时进行了对比,为氢气型热泵干燥装置的开发提供了较好的参考.     

渗透汽化膜组件中流动和传质的数值模拟及实验研究

采用计算流体力学(CFD)的方法,对自制的矩形平板PDMS(聚二甲基硅氧烷)复合膜构造而成的板框式渗透汽化膜组件进行了流体流动和对流传质的研究,并以乙醇水溶液为分离对象,通过实验对模拟结果加以验证。数值模拟结果给出了原料液在流道内的速度分布以及乙醇质量分数云图,揭示了速度分布对渗透通量的影响。对不同流量下的模拟计算结果对比分析可知,增大流量有利于缓解浓差极化现象,降低传质阻力,从而促进渗透传质进行。基于串联阻力模型,探讨了膜表面的液体流动状况对膜传质的影响,拟合出对流传质系数与Reynolds数的关系式,与实验值极为吻合。     

薄膜输运性质对全热交换器结露特性影响

薄膜式全热交换器是一种可同时回收热量和湿量的装置，通常被用来减少建筑能耗同时改善室内空气品质。数值研究了薄膜输运性质对全热交换器结露特性的影响，得到了结露特性曲线和临界结露温度，用以表征结露特性，并综合考虑安全性和经济性给出了薄膜输运参数的推荐值。研究结果表明：室外空气温度和湿度越高，越容易发生结露，薄膜热导率对全热交换器的结露特性和效能影响很小，而膜内水蒸气扩散系数的增加可以显著提高全热交换器的抗结露特性和效能，且进气侧与排气侧的入口交汇处最容易发生结露。     

质子传导膜内受限空间离子扩散过程

以具有纳米尺度孔径的聚偏氟乙烯(PVDF)质子传导膜为对象,研究电解质溶液中水合离子在受限空间内的传递行为,证明使用纳米尺度多孔膜代替离子交换膜用于液流电池过程的可行性。利用渗透实验分别研究浓度场、压力场,以及不同渗透压条件下膜中离子扩散和水迁移现象,分析传质行为与膜结构和组成之间的关系。结果表明离子在纳米尺度孔径的PVDF膜中的扩散过程与溶液中类似,表观离子扩散系数不受浓度差推动力的影响;离子交换膜中的表观离子扩散系数随浓度差推动力提高而增加。在渗透压作用下,自制PVDF纳米孔膜的水迁移速率低于Nafion 117膜,水迁移带来的负面影响更小;对于H⁺/VO²⁺的离子选择系数超过300,有效透过H⁺而阻止VO²⁺,适用于全钒液流电池过程。     

PTFE-PDMS/PVDF复合膜制备及其渗透汽化性能

制备了以聚偏氟乙烯PVDF超滤膜为底膜的聚四氟乙烯PTFE超细粉体填充聚二甲基硅氧烷PDMS复合膜,并用于氯仿水溶液体系的渗透汽化。采用SEM和接触角分析研究了膜结构及表面性能。研究了PTFE:PDMS质量比、料液流速、料液浓度对渗透汽化性能的影响;采用串联阻力模型分析了渗透汽化氯仿水溶液的传质过程。研究表明,填充PTFE提高了PDMS膜渗透汽化性能;流量大于200 mL min 1时渗透汽化传质阻力主要由膜阻力控制;在流速低于200 mL min 1时,浓差极化产生的氯仿传质边界层阻力最大可达膜阻力的29倍。     

PEM燃料电池中质子交换膜内水和质子的迁移特性

质子交换膜的水含量及水和质子的迁移对PEM燃料电池的性能具有重要影响.提出了一个稳态两相流数学模型,用以研究质子交换膜中的水迁移和水含量及其与质子传递阻力的关系.模型耦合了连续方程、动量守恒方程、物料守恒方程和水在质子交换膜中的传递方程.通过与实验数据对比,验证了模型的有效性.分析模拟结果发现,当电流密度相同时,沿气体流动方向,质子交换膜中水的电渗拉力系数、反扩散系数和水力渗透系数逐步增大,而水的净迁移系数逐步减小;同时,质子交换膜的含水量增加,质子传递阻力逐步下降;增大电池的操作压力,电渗拉力系数、反扩散系数、水力渗透系数、水净迁移系数和质子膜的含水量增加,而质子传递阻力下降,使燃料电池的性能得到了提高.     

甲醇/正己烷的渗透汽化分离的研究 Ⅱ.渗透汽化复合膜传质阻力模型

本文对复合膜各部分－表皮分离层、多孔底膜致密区、多孔底膜孔区的传质阻力进行了探讨，推导了表征分离层及底膜致密区阻力与进料浓度、膜厚度之间的半经验方程，较好地揭示了以粘性流为主的气体混合物在底膜孔区内的传质规律及影响因素，并在此基础上建立了复合膜类电阻传质阻力模型。理论预测所得的结果与实验规律基本一致。     

PVDF管式超滤处理含油废水的膜污染分析

对处理含油废水的聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜进行了阻力分析,采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对PVDF膜表面进行微观观测,考察了PVDF新膜表面的粗糙程度和膜污染前后表面的光洁程度,通过傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线能谱(EDS)对PVDF膜表面污染物进行了分析,讨论了污染物的类型和污染物的主要成分。实验分析结果表明膜污染后的阻力主要来自凝胶层阻力,占总阻力的79.8%。污染物附着在膜的表面,其主要成分是含氧的有机化合物。     

CO2捕集工艺中热再生气余热的PVDF/BN-OH平板复合膜回收特性

围绕CO₂化学吸收工艺中热再生气的余热回收来开展研究。本文在CO₂化学吸收系统的再生塔顶增设换热器，利用分流的冷富CO₂吸收剂溶液来回收热再生气(CO₂和水蒸气混合气体)中的余热，可降低CO₂再生能耗，且余热回收性能越优，降耗效果越明显。采用膜换热器替代传统钢制换热器，利用余热回收过程中冷凝水的热质耦合传递，可强化余热回收性能。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为主体，添加羟基化氮化硼(BNOH)共混改性，以聚酯纤维(PET)无纺布作为支撑层，制备了PVDF/BN-OH平板复合膜，并在乙醇胺(MEA)基富液分流化学吸收工艺中，探讨了复合膜的余热回收性能，同时与商业PVDF平板膜进行了对比。结果显示，与不添加BN-OH的M1膜相比，添加质量分数1%BN-OH的M3膜的平均孔径增加了约11.32%，而孔隙率仅下降了约7.14%，且依然保持亲水特性(水接触角为77.1°)，同时热导率提高了约52.25%，说明M3膜具有强化热质耦合传递特性的潜能。与M1膜相比，在相同的操作参数条件下，M3膜...     

三羧基丁烷膦酸锆/SPPEK复合膜在高温不同湿度下电导率

磺化杂萘联苯聚醚酮（SPPEK）膜在温度高于100℃时会因严重失水而导致电导率急剧下降。为此，合成出具有较高电导率的吸湿性质子导体1，2，4-三羧基丁烷-2-膦酸锆［Zr（PBTC）］，并将其掺杂到SPPEK中制备出Zr（PBTC）/SPPEK复合膜。实验表明，Zr（PBTC）的掺杂能有效提高复合膜在高温低湿情况下的吸水能力，从而提高其电导率。SPPEK膜在120℃、相对湿度为40％情况下电导率仅有约10^-4 S·cm^-1，而相同条件下30% Zr（PBTC）/SPPEK复合膜的电导率达到2×10^-3 S·cm^-1。而且相对湿度越小，复合膜电导率的提高幅度越大，在相对湿度小于20%时，复合膜的电导率大约比SPPEK膜高两个数量级。     

Novel poly(vinylidene fluoride)/thermoplastic polyester elastomer composite membrane prepared by the electrospinning of nanofibers onto a dense membrane substrate for protective textiles

Conventionally, electrospun thin‐film composite (TFC) membranes used in protective clothing are fabricated on the basis of an electrospinning substrate coated with a nonporous hydrophilic polymer layer. However, the incompatibility of common coating solvents with inertia substrate materials requires that the support material should be surface‐modified to promote the crosslinking of the dense and porous layers. In this study, we attempted to fabricate a novel TFC membrane for use in protective clothing by the one‐step deposition of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) nanofibers onto a dense, hydrophilic thermoplastic polyester elastomer (TPEE) membrane substrate via electrospinning. The proposed approach has the advantage of no need for further surface modification of the substrate membrane. The optimized TFC membrane exhibited a better tensile strength than the dense substrate TPEE film. The testing results for the moisture resistance show that the new TFC membrane had a comparatively high water vapor transmission rate, notwithstanding that the value was slightly lower than that of the single‐layered TPEE film. Simultaneously, a resistance‐in‐series model based on Henis–Tripodi's model for explaining the water vapor permeation behavior of the TFC membrane was proposed. The moisture resistance values predicted by the analyzed model were in good agreement with these experimental data. This verified the validity of this in‐series moisture resistance model for the TFC membrane. The influence of the PVDF porosity on the water vapor permeation resistance throughout the TFC membrane was calculated and is discussed. More work is needed to establish the applicability of the new TFC membrane for lamination with nonwoven fabric to form the multilayered fabrics used in firefighters’ protective clothing. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42170.     

含氟自交联型醋酸乙烯酯聚合物乳液的制备及表面性能

通过无皂乳液聚合法合成了一种含氟自交联醋酸乙烯酯聚合物,用表面电子能谱仪(ESCA)检测了树脂成膜后的含氟成分的分布情况,测量了涂膜与水、乙二醇的接触角,并应用该聚合物制作了一种氟碳涂料,检测了涂膜的耐冲击性、附着力、柔韧性、硬度、光泽度等常规性能和耐蚀、耐候性能。研究发现,含氟自交联醋酸乙烯酯聚合物成膜时产生了较大取向作用,含氟基团向空气/聚合物界面伸展,对聚合物内部分子形成了很好的保护作用,使涂膜具有较高的防腐性能及优异的耐候、耐蚀性能。相对于纯醋酸乙烯酯聚合物,当氟含量为5.73%时,涂膜光泽度达98.2%,硬度2H,附着力1级,柔韧性1级,耐冲击性50 cm,表面能由0.3751 mN·cm^-1降低到0.1652 mN·cm^-1;经人工气候老化1600 h,涂膜的光泽保留率大于93%;经化学介质浸蚀360 h后,涂膜外观无变化。     

Preparation and characterization of porous poly(vinylidene fluoride) membranes for dehumidification with poly(ethylene glycol) as an additive

Porous poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes for dehumidification were prepared from a PVDF/dimethylformamide/water system by phase inversion with poly(ethylene glycol) (PEG) as an additive at various concentrations (1.2, 1.8, and 2.4%) and with various molecular weights (1000, 2000, and 6000). The surface morphologies of the resultant membranes were characterized with scanning electron microscopy and atomic force microscopy, and the pore diameter, porosity, and pore size distribution of the membranes were also determined by a gas‐sorption method. The influence of the concentration and molecular weight of PEG on water‐vapor transport through the membranes was evaluated. The moisture‐transport property of the membranes was improved significantly with increases in the concentration and molecular weight of PEG, and a membrane with good moisture permeability was obtained with 2.4% PEG‐6000 as an additive. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

不同相对湿度下亲疏水纳米纤维膜空气过滤性能实验研究

利用静电纺丝法制备了表面静态接触角为23.6°的具有亲水功能的PAN/PVP复合纳米纤维膜、接触角为81.2°的PAN纳米纤维膜、接触角为131.9°的具有疏水功能的PAN/PVDF复合纳米纤维膜。利用自行搭建的空气过滤实验台，在40%、55%、70%三种相对湿度下对三种纳米纤维膜进行空气过滤实验，对纳米纤维膜的过滤效率、阻力损失及品质因子进行分析。结果表明：三种纳米纤维膜的过滤效率随着相对湿度的增大而升高，PAN/PVP膜和PAN膜的阻力损失随着相对湿度的增大而增加，PAN/PVDF的阻力损失随着相对湿度的增大而减小；PAN/PVP膜和PAN膜的品质因子随着相对湿度的增大而减小，PAN/PVDF膜的品质因子随着相对湿度的增大而增大，湿度越大，PAN/PVDF纳米纤维膜的过滤性能越显著。     

Fabrication of antifouling membranes by blending poly(vinylidene fluoride) with cationic polyionic liquid

Membrane fouling problem is now limiting the rapid development of membrane technology. A newly synthesized cationic polyionic liquid (PIL) [P(PEGMA-co-BVIm-Br)] was blended with poly(vinylidene fluoride) (PVDF) to prepare antifouling PVDF membranes. The PVDF/P(PEGMA-co-BVIm-Br) exhibited an increased surface hydrophilicity, the water contact angle was reduced from 77.8° (pristine PVDF) to 57.9°. More porous membrane structure was obtained by adding PIL into the blending polymers, as high as 478.0 L/m²·h of pure water flux was detected for the blend PVDF membrane in comparison with pristine PVDF (17.2 L/m²·h). Blending of the cationic PIL with PVDF gave a more positive surface charge than pristine PVDF membrane. Blend membranes showed very high rejection rate (99.1%) and flux recovery rate (FRR, 83.0%) to the positive bovine serum albumin (BSA), due to the electrostatic repulsion between the membrane surface and proteins. After three repeated filtration cycles of positive BSA, the blend PVDF membranes demonstrated excellent antifouling performance, the permeation flux of the membranes was recovered very well after a simple deionized water washing, and as high as 70% of FRR was obtained, the water flux was maintained at above 350 L/m²·h. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48878.     

纺丝条件对PVDF/PVC中空纤维膜性能的影响

采用干-湿法纺丝工艺制备PVDF/PVC共混中空纤维膜,通过对水通量、孔径、截留率等的测试,研究了挤出速率、芯液流量、干纺程对PVDF/PVC中空纤维膜性能及结构的影响,并进行了详细的理论分析。试验结果表明挤出速率与膜通量存在最大值,芯液流量与膜通量及截留率呈线性关系,干纺程的影响效果跟挤出速率类似。可以通过改变纺丝条件来制备性能不同的中空纤维膜。     

基于膜分离技术的生物聚合铁的制备

开展基于膜分离技术优化反复序批式工艺制备生物聚合铁（BPFS）的技术研究。考察了应用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜（PVDF）对微生物的分离效果,Fe^2+的生物催化氧化速率,制备周期及膜的污染与处理的情况。研究表明,PVDF膜可有效分离微生物,显著提高原液中的生物量。在优化工艺的基础上,制备了全铁含量分别为60、80、100 kg·m^-3 BPFS,Fe^2+的生物催化氧化速率分别达到1.75、1.85、1.43 g·L^-1·h^-1,制备周期分别为15.5、21、40 h,比工艺优化前分别缩短了38%、42%、18%,反应液中的生物量达到10⁸ 个·ml^-1数量级。实验中发现,随着分离次数和全铁含量的增加,膜污染加剧,膜通量下降;采用0.2 mol·L^-1的草酸钠和0.2 mol·L^-1硫酸的混合溶液对PVDF膜进行清洗,可基本清除膜表面的污染物,满足分离要求。     

基于亲水/憎水复合膜的全热交换器换热换湿性能[

膜全热交换器由于可以同时回收空调排风中的潜热和显热而受到重视。研究了基于PVAL/PVDF复合透湿膜的全热交换器的透热透湿性能，实验测定了新风与排风之间的显热交换能力和水蒸气交换能力，并建立了基于亲水/憎水复合膜的逆流膜全热交换器传热传质计算模型，实验与理论结果吻合较好。结果表明，该复合膜全热交换器的总传热系数为20～35 W·m-2·℃-1，总传质系数为（1.5～3.5）×10-3 m·s-1。     

聚醚砜质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜性能和结构的影响

用与聚醚砜共混的方法来改善聚偏氟乙烯膜的抗收缩性能,以二甲基乙酰胺作溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,研究了聚醚砜(PES)质量分数对聚偏氟乙烯/聚醚砜共混膜的收缩率、水通量、截留率及形态结构的影响。聚醚砜的加入可以有效地降低共混膜的收缩率,在w(PES)=1.5%时,共混膜的水通量取得极大值,截留率取得极小值。