氯化钙溶液喷雾闪蒸再生特性模拟及试验分析

燃煤电厂排放的烟气中含有大量水蒸气,氯化钙溶液循环除湿技术具有较好的除湿潜力。为了研究吸湿后的氯化钙溶液的再生性能,使用Matlab软件对液滴闪蒸过程进行了数值模拟,并搭建了氯化钙溶液喷雾闪蒸试验台。考察了闪蒸压力,溶液初始温度、浓度、溶液流量等因素对氯化钙溶液再生量的影响。试验结果表明了数学模型的准确性;溶液表面蒸气压和再生压力的差值以及溶液过热度是影响再生量的关键因素;闪蒸出口水蒸气经冷凝后Cl–含量不足0.2 mg/L。浓度为35%的溶液在再生温度为60℃、再生压力为10 kPa、流量为0.2m3/h的情况下,可以实现5 kg/h以上的水分回收量。     

混合除湿盐溶液液滴闪蒸机理

除湿溶液再生是维持除湿过程持续进行的必备条件,其效率直接影响整个系统的性能。借鉴水滴闪蒸理论,分析了液滴闪蒸过程大小、质量以及温度变化,初步实验测试了影响闪蒸效率的因素,结果表明:压力是影响闪蒸效率的核心因素,及时去除蒸发水分才能保证闪蒸的持续进行;溶液浓度配比与闪蒸效率关联性较强;液滴初始温度对闪蒸效率影响相对较小;温度的实验测试值总体大于理论计算值,使用水滴闪蒸理论模型需进行物性修正。     

燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl₂溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl₂溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

基于焓■耗散数的绝热型溶液除湿/再生器性能预测解析模型

为了探究溶液除湿/再生过程热质耦合传递的不可逆性,提出焓■ E_h概念,导出焓 耗散数 E_h^*,研究 E_h^*和等效热容比 C*、焓效率ε_h及传热单元数(NTU)的变化关系,同时建立基于 E_h^*的顺/逆流除湿/再生器性能预测解析模型,分析 E_h^*对装置性能的影响。结果表明,E_h^*与ε_h近似呈负线性关系,且随 C*减小而逐渐增大,随 NTU 变大逐渐减少趋于稳定;当 E_h^*较小时,除湿/再生程度更深,而当 E_h^*趋近于 1 时,除湿/再生的热质传递趋于停止;在相同 E_h^*下,溶液进口温度和流量比对装置性能影响更大。     

离子交换树脂脱除高盐废水中Ca2+的特性研究

采用螯合型离子交换树脂处理氟化工脱氟后的高盐废水中钙离子(Ca²⁺)。考察了树脂对Ca²⁺在静态吸附和动态吸附过程中的主要影响因素和吸附性能，并对多次吸附-再生后的树脂吸附性能进行测试。研究结果表明：树脂对Ca²⁺最大静态吸附量为35.1 mg/g；当废水NaCl浓度为150.0 g/L时，树脂Ca²⁺吸附量仅降低5.2%，树脂耐盐性较好；pH对树脂吸附Ca²⁺的静态和动态吸附量影响较小；动态吸附过程中，随着流量增大，工作吸附容量逐渐减少，适宜的流速应在4～9 BV/h；饱和吸附后树脂充分再生情况下，工作吸附容量基本保持不变。     

不同工况下除湿溶液再生的模拟与实验

建立了LiCl溶液再生过程的数学模型,通过模拟分析,得到了溶液再生量、溶液温度和溶液浓度随时间的变化规律。以平均再生量为评价指标,对LiCl溶液的再生性能进行了实验研究。分析了热源温度、溶液浓度、溶液初始温度、再生压力和冷水温度5个因素分别对溶液再生性能的影响规律。实验结果表明:溶液浓度和再生压力对溶液再生性能影响显著,冷水温度对溶液再生性能的影响最小。在设定的标准工况下,再生压力为4kPa、溶液中LiCl质量分数从28%增大到34%时,平均再生量由20.45g/(m²·s)减小至7.44g/(m²·s);再生压力从4kPa升高至10kPa时,平均再生量由15.33g/(m²·s)降低至1.92g/(m²·s)。最后,以溶液温度和溶液浓度作为对比目标参数将模拟结果和实验结果进行了对比分析,结果表明,实验值与模拟值符合较好。     

蒸发冷却条件下管内LiCl和CaCl2溶液降膜除湿性能对比

介绍了一种基于蒸发冷却的外冷型溶液除湿装置设计原理及实验样机结构。分别以LiCl和CaCl₂溶液为除湿剂,以除湿率和除湿空气出口温度为评价指标,通过实验对比分析了LiCl和CaCl₂在蒸发冷却条件下的除湿性能差异。结果表明：在所有实验条件下,浓度为0.35的LiCl溶液与浓度为0.45的CaCl₂溶液除湿性能相似,其除湿率与对应空气出口温度均高于浓度为0.35的CaCl₂溶液;浓度为0.35的LiCl溶液比浓度为0.35的CaCl₂溶液的除湿率要约提高73%,并且空气流量越大其绝对提高值越大。另外,蒸发冷却空气流量增加除使除湿率增加外还会降低空气出口温度,约1.4℃;改变喷淋水温度对CaCl₂溶液除湿性能的影响比对LiCl溶液更为明显。研究结果为该种外冷型溶液除湿器的实际应用提供参考。     

含硫天然气脱硫工艺关键参数优化

为了提高含硫天然气的脱硫处理效率，以中国石油某天然气净化厂的原料气为研究对象，在分析了其组分及含量的基础上，采用Aspen HYSYS软件对MDEA法脱硫工艺的关键参数进行了优化，主要考察了吸收塔压力、贫胺溶液循环量、吸收塔塔板数、贫液温度、原料气温度以及再生塔回流比等参数对脱硫效果的影响。结果表明：吸收塔压力越高、贫胺溶液循环量越大、再生塔回流比越高，净化气中H₂S的含量就越低；而贫液温度和原料气温度越高，净化气中H₂S的含量就越高；随着吸收塔塔板数的逐渐增多，净化气中H₂S含量则呈现出“先降低后升高”的趋势。由此得出适合目标天然气的最佳脱硫工艺参数为：吸收塔压力为3.5MPa，贫胺溶液循环量为105m³·h^-1，吸收塔塔板数为20块，贫液温度为40℃，原料气温度为20℃，再生塔回流比为0.8。在此工艺参数条件下净化气中H₂S的含量低于6mg·m^-3，能够满足GB 17820-2018中的一类气标准。     

逆流填料式溶液除湿器的数值模拟和实验研究

对溶液除湿的除湿器中传热传质进行了热力学分析,根据除湿塔的结构及溶液与空气的流动方式,建立除湿器的热质交换物理和数学模型,模拟计算除湿器入口空气和溶液参数对除湿器出口空气参数的影响,模拟计算中设置入口空气流量0～5kg/s,入口空气温度20～40℃,入口空气含湿量为10～30g/kg,入口溶液温度25～40℃,入口溶液浓度25%～40%,入口溶液流量1～4kg/s,得到各入口参数对出口空气含湿量和温度的影响曲线。结果表明:入口空气含湿量、入口溶液浓度和温度对出口空气含湿量影响显著;入口空气含湿量和流量对出口空气温度影响显著。对模拟结果与实验结果进行了比较,发现两者的变化趋势是相同的,最大误差为13.08%。     

亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能实验

将亲水无纺布PVC复合规整填料作为溶液除湿塔芯体,开展亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能实验,分析在不同空气流量、溶液流量、溶液温度下,亲水无纺布PVC复合规整填料除湿率、除湿效率、传质系数和传热系数的变化。在实验条件下,除湿率、除湿效率、传质系数、传热系数最大值分别为11.05 g·kg^-1、86.7%、12.95 g·(m²·s)^-1、10.33 W·(m²·℃)^-1;与CELdek规整填料和塑料波纹孔板填料相比,亲水无纺布PVC复合规整填料除湿性能最优。对实验数据回归分析,得到亲水无纺布PVC复合规整填料除湿效率实验关联式。     

经济型多元溶液的替代方案及除湿再生性能验证

本研究旨在寻求更经济的替代单一溶液的多元溶液并验证其除湿再生性能。基于简单混合法则,预测多元溶液的配制方案。以空气出口含湿量作为除湿、再生性能的评价指标,搭建实验台进行实验验证。综合考虑除湿性能、再生性能和经济性,实验结果表明,43%、45%、48% LiCl/CaCl₂多元溶液替代39% LiCl溶液作除湿剂,48% LiCl/CaCl₂除湿性能略差,再生能力比39% LiCl提高了29.5%,再生能力最优,成本是39% LiCl的1/3,是最佳的替代除湿剂;51% LiBr/CaCl₂多元溶液替代52% LiBr溶液作除湿剂,两者除湿能力相近,51% LiBr/CaCl₂再生能力提高了50.8%,成本是52% LiBr的1/2,是很好的替代除湿剂。     

蛭石/氯化钙复合吸附剂的吸附特性和储热性能

为了储存120℃以下的热能,提出了以水为介质的热化学吸附储热方法。配制了一种以膨胀蛭石为多孔基质、氯化钙为反应盐的新型复合吸附剂,并对其进行了微观形貌表征、吸附性能测试、同步热分析测试和储热密度的理论计算。扫描电子显微镜（SEM）观测显示膨胀蛭石特有的片层状的大孔结构产生了相对巨大的孔体积;利用恒温恒湿箱实验排除有溶液泄漏问题的含盐量;通过恒温恒湿箱对30℃、3种相对湿度下的动态吸附过程进行测试,分析了含盐量和相对湿度对吸附特性的影响,证实了该复合吸附剂具有3个不同的吸水阶段,包括物理吸附、化学吸附和溶液的气-液吸收过程;利用同步热分析测试（STA）和数值计算进一步对上述3个吸附过程的吸水量、吸附热和反应温度进行分析。最终优选出含盐量47.9%（质量分数）的复合吸附剂,其吸水量高达1.24 g·g^-1,质量和体积储热密度分别高达1.25 kW·h·kg^-1和213.56 kW·h·m^-3。     

微波水热法制备氧化镁-氧化铜-氧化钙复合材料及其抗菌性能

以氯化镁、氯化铜、氯化钙为原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为分散剂,采用微波水热法合成了氧化镁-氧化铜-氧化钙复合材料;通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮吸附（BET）等表征手段对样品进行了结构表征;利用最小抑菌浓度（MIC）和菌落计数法对样品的抗菌性能进行了研究。实验结果表明：氧化镁-氧化铜-氧化钙复合物具有纳米片状结构,制备的MgO_0.7CuO_0.1CaO_0.2比表面积为66.789 m²/g,平均孔径为54.117 nm,孔容为0.904 cm³/（g·nm）;MgO_0.7CuO_0.1CaO_0.2在质量浓度为500 μg/mL条件下展现出良好的抗菌性能,在质量浓度为600 μg/mL以上时抑菌率达到99.9%以上。     

毛细管微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

为提高Fe²⁺活化过硫酸钠(SPS)降解亚甲基蓝(MB)效率,设计了一种毛细管微反应器。以磁力搅拌和静置反应系统作为对比,研究了在毛细管微反应器中MB与硫酸亚铁(FeSO₄)混合液pH值、FeSO₄浓度、SPS浓度、进料流量以及毛细管长度对MB降解率的影响。结果表明:随着MB与FeSO₄混合液的pH值的增大,MB降解率先升高后降低;随着FeSO₄浓度的增加,MB降解率先升高后降低;当SPS浓度从0.2 mmol·L^-1增加到1.8 mmol·L^-1时,MB降解率显著升高,继续增加SPS浓度,MB降解率缓慢上升。随着进料流量和水浴温度的增加,MB降解率升高;随着毛细管长度的增加和进料流量的减小,MB降解率升高。在相同反应条件下,毛细管微反应器氧化降解性能优于磁力搅拌和静置反应系统。当MB浓度为0.2 mmol·L^-1,MB与FeSO₄混合液pH值为3、FeSO₄浓度为1.4 mmol·L^-1、SPS浓度为1.8 mmol·L^-1、进料流量为1 mL·min^-1、毛细管长度为6.32 m时MB降解率可达85.92%。     

聚乙烯醇基高透湿高阻隔三元混合基质全热交换膜制备和性能

探讨了通过蒙脱土（MMT）和无水氯化钙（CaCl₂）共混掺杂改性,来打破透湿和阻气性之间的博弈 （trade-off）效应,全面提升聚乙烯醇（PVA）全热交换膜性能的可行性。本文系统研究了氯化钙和蒙脱土的含量对膜的形态、接触角、热稳定性、力学性能、气体透过率和总换热效率的影响。实验数据表明,适量氯化钙的杂化可以引入水传导通道,提升膜的水蒸气透过率和焓交换效率,适量蒙脱土掺杂可以提升膜的高CO₂气体阻隔性能、改善其热稳定性和机械性能,同时提升粗糙度、提高湿度和焓交换效率;但是当无水氯化钙和蒙脱土含量过高时,膜的机械性能、透湿度和CO₂气体阻隔性能又会变差。综合考虑,PVA∶CaCl₂∶MMT的质量比为8∶1.6∶0.8的三元混合基质膜不仅具有高的透湿性和焓交换效率（68%）,而且保持了聚乙烯醇膜的极高CO₂气体阻隔性,有望作为节能通风系统中全热交换膜的优化选项。     

声化学微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

为提高Fe²⁺活化过硫酸钠（SPS）降解亚甲基蓝（MB）的效率，设计了一种声化学微反应器。首先研究了静置系统、磁力搅拌系统、毛细管微反应器系统和声化学微反应器系统中MB和硫酸亚铁（FeSO₄）混合液pH值、FeSO₄浓度、SPS浓度对MB降解率的影响。其次，在声化学微反应器系统和毛细管微反应器系统中研究了流道结构和流速对MB降解率的影响。结果表明：在不同的MB和FeSO₄混合液pH值、FeSO₄浓度下，声化学微反应器系统中MB降解率均高于其他反应系统。随着SPS浓度的增加，MB降解率呈上升趋势，但在声化学微反应器系统中增加SPS浓度会影响MB降解。相比于直线形、三角波形和半圆波形流道结构，MB在矩形波形流道结构中降解效率更高。溶液在管道内停留时间相同时，增加流速更有利于氧化降解反应的进行。实验表明：当MB浓度为0.2 mmol·L^-1，MB和FeSO₄混合液pH值为3、FeSO₄浓度为1.4 mmol·L^-1、SPS浓度为1.8 mmol·L^-1，流道结构为矩形波形，流速为13.16 cm·s^-1时，声化学微反应系统中MB降解率达到85.45%。     

低有机质污泥投加药剂联合低温热水解及后续厌氧发酵研究

污水厂污泥量日益增加,所含的有机物可用于厌氧发酵产甲烷,但目前多数污水处理厂多为低有机质污泥。本文围绕低有机质污泥投加不同药剂联合低温热水解对污泥溶解性物质变化及厌氧发酵规律的影响情况进行研究。结果表明,投加药剂联合低温热水解不仅有助于有机物[可溶糖、可溶蛋白和TVFA（挥发性有机酸（]的溶出与生成,而且有助于后续厌氧发酵产甲烷。在本实验所研究的低温热水解（污泥含固率为8%,热水解处理温度为90℃,处理时间为24 h）及药剂投加量[NaOH：0.018 g·（g DS（^-1、Ca（OH（₂：0.016 g·（g DS（^-1、CaCl₂：0.0375g·（g DS（^-1]的条件下,有机物溶出与生成的效果为NaOH> Ca（OH（₂> CaCl₂,其中热水解联合NaOH中可溶糖、可溶蛋白和TVFA浓度分别达到3051 mg·L^-1、10686 mg·L^-1和5740 mg·L^-1。对于产甲烷促进效果为NaOH> CaCl₂> Ca（OH（₂,其中投加NaOH后最大累积产甲烷量可达到101.9 ml·（g VS（^-1。