膜吸收過程孔隙率對傳質(zhì)性能的影響及非理想流動模型化研究.pdf

1、膜吸收技術(shù)是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)吸收技術(shù)相耦合的一種新型分離技術(shù)。在膜吸收過程中，氣液兩相分別在膜兩側(cè)獨立流動，在膜微孔處接觸并發(fā)生傳質(zhì)。與傳統(tǒng)吸收過程相比，該技術(shù)具有傳質(zhì)比表面積大、傳質(zhì)速率速率快、兩相流量可任意改變等優(yōu)點，且不受霧沫夾帶、液泛等操作條件的限制。膜吸收技術(shù)在脫除揮發(fā)性有機物(VOCs)、廢水處理、以及工業(yè)酸性氣體脫除等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 選擇八種不同孔隙率的板式膜，以純CO<,2>氣體作為被吸收氣體，以清水和

2、不同pH值NaOH溶液作為吸收劑，分別進行了非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)膜吸收實驗，考察了膜孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)的影響。實驗結(jié)果表明，對于非穩(wěn)態(tài)膜吸收過程，當(dāng)吸收劑pH值在7～11時，孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)幾乎沒有影響；當(dāng)吸收劑pH值為12和13時，傳質(zhì)系數(shù)隨著孔隙率的增大而增大，且隨著pH值的增大，這種影響愈加明顯。對于穩(wěn)態(tài)膜吸收過程，當(dāng)吸收劑pH值在7～11時，在液相流速較低范圍內(nèi)孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)沒有影響，而液相流速較高時孔隙率越大，傳質(zhì)系數(shù)越大；當(dāng)吸收劑p

3、H值為12和13時，即使在低流速下，孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)也有影響，且影響的程度隨著流速和吸收劑pH值的增大而增大。 期在實驗基礎(chǔ)上，回歸了穩(wěn)態(tài)膜吸收過程的傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式，并用孔隙率對其進行修正，得到了更為準確的傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式。在實驗研究基礎(chǔ)上，對孔隙率影響膜吸收過程傳質(zhì)性能的原因進行了分析，認為孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)的影響與兩個因素有關(guān)，分別為液相邊界層厚度l和半孔間距b。當(dāng)l

4、數(shù)有影響；當(dāng)l≥6時，溶質(zhì)在液相側(cè)膜表面的切向擴散能覆蓋整個膜表面，孔隙率對傳質(zhì)系數(shù)沒有影響。 中空纖維膜吸收器殼程非理想流動導(dǎo)致傳質(zhì)模型預(yù)測與實驗值偏差較大，建立了可用于描述中空纖維膜吸收器殼程非理想流動的全混釜多釜串聯(lián)傳質(zhì)模型，研究了中空纖維膜吸收器殼程非理想流動對其傳質(zhì)性能的影響，并對中空纖維膜吸收器的總傳質(zhì)系數(shù)進行了估算，模型預(yù)測與實驗結(jié)果之間的比較表明，多釜串聯(lián)傳質(zhì)模型可以較為準確地預(yù)測中空纖維膜吸收器的傳質(zhì)性能，多釜