动态膜蒸馏过程研究

采用含盐水溶液进行了两种类型的动态膜蒸馏实验,即间歇恒温操作和间歇降温操作。实验测定不同时刻(不同浓度)对应的纯水通量和蒸出质量累积值。同时建立了动态膜蒸馏过程的数学模型,模型预测值与恒温间歇操作实验结果吻合较好。对降温间歇操作中出现的实验现象进行了分析和讨论,在此基础上提出了项目样机采用间歇操作的构想.     

甘氨酸-甘氨酸钾体系循环吸收-解吸CO2性能研究

在传统的热再生工艺基础上,提出了一种通过添加一定量的甘氨酸来提高甘氨酸钾再生性能的方法。采用醇析结晶的方法实现了甘氨酸的回收,回收率高达97.24%,且结晶甘氨酸的实验效果与商业甘氨酸无明显差别。甘氨酸钾多次循环吸收-解吸CO₂的性能与新鲜甘氨酸钾溶液基本一致,实验系统运行稳定。同时考察了操作条件对CO₂再生率和解吸能耗的影响,实验结果表明：对比不加酸的空白实验,加入一定量的甘氨酸后CO₂的再生率明显提高,解吸单位摩尔CO₂的能耗显著降低;随着酸量的不断增加,CO₂再生率呈现出先增长后趋于稳定的趋势;在一定范围内提高解吸温度,CO₂再生率增加,解吸单位摩尔CO₂的能耗减小。     

膜蒸馏法浓缩中药提取液过程膜污染机理类型的确定

用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜对中药提取液进行直接接触式膜蒸馏,测定了不同封装分率和料液流量下的跨膜通量。应用膜污染机理中的4种过滤模型分别对实验数据进行线性拟合,结果发现滤饼过滤模型的拟合程度最好。这说明在所研究的过程中膜污染物基本没有进入膜孔,为时短暂的膜孔堵塞也可以忽略,膜表面上滤饼层增厚是导致跨膜通量下降的最直接原因。     

中空纤维膜接触器精馏过程传质性能的研究

以乙醇-水体系的精馏分离为研究对象,选用不同装填分率的中空纤维膜组件,研究了中空纤维膜接触器的气液传质性能。结果表明：不同装填分率的中空纤维膜接触器,随着装填分率的减小,壳程膜丝分布更加均匀、传质阻力减小、传质性能提高;乙醇-水体系的精馏传质过程为液膜控制,可通过控制液相传质来改善总传质效果;当装填分率一定时,随着气相速度的增加,总传质系数增大、传质性能增强,且其实际值与理论值存在差异。     

膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的抑制

分析了HCl-H₂O体系气液平衡关系及膜蒸馏与渗透蒸馏耦合分离HCl过程中伴生水传质的推动力,考察了盐浓度、吸收液温度、料液中盐酸和硫酸浓度对伴生水传质的抑制效果。结果表明：料液中含盐、适当升高吸收液温度均能够抑制伴生水的传质;料液中盐酸浓度增大,水的跨膜通量减小,HCl的摩尔通量增大;料液中硫酸浓度从0.01mol/L增大到0.05mol/L,水的跨膜通量下降了28.1%,HCl的摩尔通量增大了2.1倍。     

用中空纤维膜分散技术制备纳米颗粒

采用中空纤维膜为分散介质,以制备纳米BaSO₄为例,探索膜分散制备纳米颗粒技术。实验以Na₂SO₄溶液为连续相,将BaCl₂溶液通过中空纤维膜均匀分散到Na₂SO₄溶液中,在透过膜的微小液滴形成的微环境中实现两种溶液的微观混合,并反应生成BaSO₄颗粒。实验研究了膜组件构型、反应物浓度、分散剂、膜孔孔径大小等因素对BaSO₄颗粒形貌、大小和粒度分布的影响。结果表明：采用膜截留分子量为10000的中空纤维膜制成的浸没式膜组件,反应物Na₂SO₄和BaCl₂溶液浓度均为0.02mol/L,加入分散剂聚乙二醇(PEG)制得了平均粒径在10～30nm、球形度好、单分散性好的纳米BaSO₄颗粒.     

双膜分散法制备超细氧化锌颗粒

以氯化锌和氢氧化钠为反应物,中空纤维膜为分散介质,采用双膜分散法制备氧化锌颗粒。研究了两膜组件间距、分散相流速及表面活性剂对颗粒尺寸和形貌的影响。所得产物的SEM和粒度分布分析结果表明:两膜组件间距对颗粒平均尺寸无明显影响;无表面活性剂时,颗粒尺寸随着分散相流速的增大而增大,当流速从10 mL/min增大到40 mL/min时,平均粒径从307 nm增大到476 nm;表面活性剂的加入能有效抑制颗粒的生长,且颗粒尺寸随着分散相流速的增大而减小,当分散相流速由20 mL/min增至70 mL/min时,颗粒平均粒径由182 nm减小到45 nm。     

膜分离正戊烷/氮气混合体系的研究

利用自制的聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,以正戊烷/氮气混合体系作为研究对象,考察了原料气浓度、原料气流量、原料气压力、操作温度、渗透侧压力对分离过程的影响。实验结果表明:随着原料气浓度或流量增大,正戊烷的渗透率及分离系数均增大;而随着操作温度升高、原料气压力增大或渗透侧压力增大,正戊烷的渗透率及分离系数均减小。     

中空纤维膜吸收CO2过程的膜浸润研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件吸收CO₂,研究了二乙醇胺(DEA)水溶液对疏水微孔膜的润湿作用。实验分别考察不同吸收液浓度、温度、流速以及气体流速对膜润湿的影响,并通过对膜吸收和膜浸润过程的理论分析,建立了考虑孔径分布和浸润时间影响的相对浸润深度表达式。实验结果表明：随着吸收过程的进行,膜孔的平均相对浸润深度η逐渐增加,导致膜相传质系数k_m随时间逐渐下降,虽然η增加缓慢且幅度很小,但由此引起的k_m下降却非常明显;随着DEA浓度增加,膜孔的平均相对浸润深度η值变小;升高温度或提高液相流速都会使η增加,但温度对膜浸润的影响更加明显;在气相阻力可以忽略的条件下,改变气相流速对膜浸润的影响不大。     

装填分率对中空纤维膜组件壳程传质性能的影响

文中测定了不同装填分率中空纤维膜组件壳程的流体力学性能,并对其传质性能进行了理论计算及实验研究,获得了传质准数关联式。结果表明：在相同Re下,当装填分率小于60%时,传质系数随装填分率的增大而增大;当装填分率大于60%时,传质系数则随装填分率的增大而减小。将传质系数的理论计算值与实测值进行比较,二者基本吻合,表明该理论方法可以较好地预测中空纤维膜组件壳程的传质性能。