支撑液膜萃取乳酸传质模型

本文对使用支撑液膜(Supported Liquid Membrane)从水溶液中革取乳酸(HL)的过程进行了理论分析,经过适当的简化,推导出支撑液膜革取乳酸的传质模型。对模型进行了实验验证,测得了膜的弯曲因子及过程的促进因子,模型计算值与实验值相吻合,同时得出膜内载体三烷基氧磷(TRPO)与乳酸形成的萃合物分子式为HL·TRPO。     

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。     

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。     

乳状液膜分离稀土的传质模型的发展现状

本文对近些年出现的乳状液膜法迁移稀土离子的传质模型作了较为详细的总结和比较。由于在液膜体系中，影响迁移的因素比较多，推导出的数学模型都比较复杂。经过简化和近似处理后得到的解析式，都可以和实验值取得较好的一致性，但又有一定的局限性，另外，新的液膜体系不断出现，因此对数学模型的研究仍需深入。     

液膜脱酚的综合传质模型

本文研究了液膜传质过程中的各种复合因素,提出描述该过程的综合传质模型.考虑到液滴内外传质阻力及膜破裂等因素的影响,本模型将著名的“渐近前沿模型”作适当调整.模型参数k_o和B_m由Powell优化方法最优拟合实验值决定.实验结果证实本文所建议的传质机理模型比较符合实际,并具有适用的弹性.     

硅橡胶复合膜用于渗透蒸发的膜传质动力学(Ⅰ)膜面上的对流传质

利用自制的硅橡胶平板复合膜对低浓度乙醇水溶液进行渗透蒸发分离乙醇实验 ,研究了过程的传质动力学。基于液 -膜的串联传质阻力模型 ,通过实验测定了膜的总传质系数 ,采用对比差值方法将总传质系数拆分为膜面上的液膜传质系数和膜内的扩散传质系数两部分 ,分析了液相边界层阻力和膜扩散阻力对总传质系数的影响。特别针对膜面上液体流动状况对膜传质的影响进行了探讨 ,得出了液膜传质系数与Reynolds数及温度的关联式。     

膜吸收法回收烟气CO_2传质过程研究

在0.1~2 m~3/h模拟烟气膜吸收处理装置上,进行了膜吸收法捕集CO_2传质过程研究。在其他条件不变的情况下,考察了气体流量、吸收液流量和吸收液浓度对传质过程的影响;结合吸收溶剂的化学反应增强因子及中空膜本身的参数,建立了膜吸收过程的传质计算模型。试验结果表明:在有化学吸收推动的膜吸收传质过程中,膜吸收的传质阻力集中在气相和膜的界面,而反应发生在液膜界面,所建立的计算模型也很好地反映了这一现象。通过建立传质模型,可以推算出膜表面吸收传质过程,从而为膜吸收过程的工业放大提供支撑。     

乳状液膜分离Zn^2＋的界面传质阻力及传质模型

用Ｌｗｅｉｓ恒界面传质池对乳状液膜分离Ｚｎ＾２＋的传质阻力进行实验研究，结果表明由于表面活性剂单分子层的形成，使界面传质阻力占整个传质阻力的８５％。在此基础上所建立的既考虑界面传质阻力又考虑膜破碎的液膜传质模型能使用理论计算值与实验测定值符合较好。     

Cu2+在支撑液膜中的传质过程

研究了以疏水性多孔聚丙烯膜(Celgard 2500)为支撑体和LIX984的煤油溶液为膜液的支撑液膜体系萃取Cu2+的传质过程. 采用双膜理论描述Cu2+通过平板支撑液膜的传质过程,建立了其在稳态下的传质动力学方程,且当反萃取侧酸浓度大于2 mol/L时,反萃取侧的传质阻力可以忽略;利用膜内分传质系数km表征支撑液膜膜液的流失行为,在传质过程中,km先增大而后逐渐减小,且载体的流失速率大于稀释剂煤油的流失速率. 考察了操作条件对传质和膜液流失速率的影响,结果表明,Cu2+初始传质通量随载体初始浓度、料液初始pH值和料液初始Cu2+浓度的增大而增大;载体初始浓度越大,膜液流失越快;料液初始Cu2+浓度增大,膜液流失越慢;料液相pH值的改变对膜液流失速率没有影响.     

膜蒸馏跨膜传质过程的新模型--TPKPT

以纯水为介质,用直接接触式膜蒸馏测定了材料或性能参数不同的三种孔疏水膜在不同温度下的渗透通量。根据测量结果计算出了各种膜在不同温度下的渗透系数,发现渗透系数均随着温度的升高而升高;这一结果说明Poiseuille流动在跨膜传质中起着非常重要的作用。据此提出了Knudsen扩散－Poiseuille流动两参数跨膜传质模型,即TPKPT模型。用此模型拟合实验数据,得到了三种实验用膜的模型参数。用这些模型参数计算膜在不同温度下的渗透系数,其值与实验测量值吻合较好,说明TPKPT模型能较好地描述膜蒸馏的跨膜传质过程。     

CA膜分离MeOH/MTBE混合体系的渗透汽化传质模型

根据UNIQUAC模型和溶解扩散模型,建立了CA膜分离MeOH/MTBE混合体系的渗透汽化(PV)传质模型,模型计算值与试验值吻合良好.采用UNIQUAC模型关联MeOH-MTBE混合液的汽液平衡数据以及MeOH和MTBE在醋酸纤维素膜内的等温吸着数据,得到UNIQUAC相互作用参数,预测混合物组分在膜内的溶解度.用溶液吸着溶胀试验测得了MeOH/MTBE混合物在CA膜内的扩散系数,由6参数模型回归得到各个相互作用参数.     

旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质

应用CO2-MDEA气液吸收体系,对旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质过程进行了定量的模型研究。在所有反应都可逆的情况下,根据Higbie渗透理论建立了旋转床中CO2-MDEA体系的扩散-反应传质模型。通过模型对传质过程的定量描述以及实验结果对模型的验证,超重力旋转床的强化作用可进一步被揭示为:由于不断更新的液膜使得可溶性气体在液膜内形成较大的浓度梯度,从而极大地增大了传质系数,强化了传质;旋转床的强化作用是在动态的传质过程中完成的,液膜的寿命越短则传质系数越大。在不同转速、温度、MDEA浓度和气液流量条件下进行了实验,本文模型的模拟值和实验结果吻合较好。     

气泡聚并机理模型

对气液二相体系中气泡间凸面状薄液膜内以及气液界面上动量和质量传递行为进行了分析,建立了气泡聚并时间模型,考虑了范德华作用力以及双电层作用力对液膜变薄过程产生的影响.模型值与文献实验值吻合较好.     

气液降膜流动中液相速度波动及其传质研究

为了研究降膜流动的动力学性质及其对气液传质过程的影响,在气液逆流的不同气液流动条件下采用激光多普勒(1aser Doppler anemometer,简称LDA)测量了降膜流动的液相速度分布和瞬时速度波动.和以往假定液膜外侧为自由表面,液膜表面处剪切力为零的Nusselt模型进行了比较,LDA测量结果表明气液逆流时降膜流动的最大液相速度出现在液膜表面之内,并且是以近界面区域的速度波动为特征的流动.在相同的降膜装置中进行了乙醇稀溶液的解吸实验,液相传质系数的实验测量值是渗透理论预测值的1～2倍.实验结果表明液相界面区域的速度波动加快了气液界面的表面更新速率,减小了传质阻力,强化了气液界面的传质过程.考虑液膜波动特征对气液接触情况的影响,从气液两相接触时间的角度出发,修正了渗透理论对液相平均传质系数的预测,预测结果和实验结果相吻合.     

大孔吸附树脂HZ816对红霉素的固定床吸附过程研究

在上柱质量浓度为2.31—6.56 mg/mL、流量为14.33—42.80 mL/h的范围内研究了固定床吸附柱中大孔吸附树脂HZ816对红霉素的动态吸附过程,考察了原料液质量浓度和进口流量等操作参数对穿透曲线的影响。并采用基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型,同时考虑吸附树脂颗粒内外扩散阻力及轴向扩散的影响,研究了固定床上红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学,并从穿透曲线回归得到液膜传质系数孔内扩散系数。结果表明,在实验范围内,该模型能较好地描述红霉素在HZ816树脂上的吸附过程,由模型拟合得到的液膜传质系数随着原料液质量浓度减小而增大,随着流量升高而增大;孔内扩散系数随着原料液质量浓度增大而减小,随着流量升高而减小。为采用大孔吸附树脂HZ816吸附技术分离纯化红霉素工艺提供了实验和理论基础。     

聚四氟乙烯膜气体吸收数学模型和孔隙率的影响

膜吸收是将膜分离与传统的吸收技术相结合的一种新型分离技术。在这些过程中经常使用多孔膜,多孔膜对过程的传质性能有一定的影响。对不同孔隙率的微孔聚四氟乙烯(PTFE)疏水性平板膜的膜气体吸收过程中液相传质性能进行了实验研究。当采用去离子水-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能没有影响;当采用NaOH水溶液-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能有明显的影响。在相同流速下,孔隙率大的膜液相传质系数高于孔隙率小的膜。以双膜理论为指导,建立了多孔膜气体吸收过程中液相传质模型。用该模型描述多孔膜孔隙率对液相传质系数的影响,其结果与实验数据具有良好的一致性。     

圆盘反应器液膜表面更新数值模拟

以圆盘反应器的开发和放大为背景,通过理论分析将液膜更新频率与液膜变形相关联,运用VOF模型研究竖直旋转圆盘液膜更新频率空间分布特性;将量纲分析与数值模拟相结合考察影响普通圆盘液膜平均更新频率的相关因素;从表面更新的角度研究自由膜与附壁膜的差异,优化圆盘结构。结果表明:圆盘表面液膜加速区液膜更新频率最快,较其他区域高150%,较平均值高75%;获得了普通圆盘液膜平均更新频率表达式;圆盘开窗形成自由膜,更新频率比附壁膜高40%以上;相同面积圆形窗区域自由膜更新频率比扇形窗自由膜高34%,但是扇形窗自由膜对附壁膜强化作用更明显。     

磷酸三丁酯/煤油支撑液膜体系中苯酚的传质分离

研究了苯酚在以多孔聚丙烯平板膜(Celgard2500)为支撑体、磷酸三丁酯(TBP)为膜载体和煤油为膜溶剂的支撑液膜体系中的传质过程;用传统萃取法测定了TBP/煤油体系中苯酚络合物摩尔比为1∶1,同时得到25.0℃萃取平衡常数为96.72;考察了原料相pH值、初始质量浓度、膜二侧转速、载体浓度和反萃取相碱浓度对苯酚传质的影响,确定了该体系分离苯酚的最佳条件:原料相pH<9,苯酚初始质量浓度<1 000 mg/L,膜二侧转速>300 r/m in,载体浓度为0.55 mol/L,反萃取相碱浓度0.10 mol/L;根据双膜理论提出苯酚的传质动力学方程,采用直线斜率法计算了苯酚在TBP/煤油支撑液膜体系中的扩散层厚度和膜内扩散系数,计算结果表明动力学方程计算值能较好地与实验值吻合,平均相对误差在2%以内。     

P204液膜体系分离和富集Fe^3＋的传质机理

通过萃取－反萃取实验确定了Ｐ２０４液膜体系萃取和反萃取Ｆｅ３＋的化学方程式，从而确定了该液膜体系的传质机理。     

气隙式膜蒸馏传递过程的研究

本文用气隙式膜蒸馏装置测定了膜两侧流体的温度、流量及料液浓度对膜蒸馏通量的影响,并从理论上描述了传热、传质过程,建立了可以预测膜蒸馏过程渗透通量的数学模型.实验结果与模型预测吻合较好.