兩相流在炭膜微濾鈦白懸浮液中的應用研究.pdf

1、在微濾的應用過程中，最主要的問題是膜透過液流率隨過濾時間變化下降很快，其關(guān)鍵所在是濃差極化和膜污染。盡管人們在減少濃差極化和膜污染方面已經(jīng)取得了一些成果，如采用湍流促進、流體脈動、離心失穩(wěn)等強化措施，但是都存在著某些不足，難以工業(yè)化。相比之下，采取氣液兩相流強化膜過程具有強化效果好、過濾方法簡單、容易實現(xiàn)等特點。但由于氣液兩相流技術(shù)在膜分離中的應用研究起步較晚及兩相流自身流動的復雜性等特點，目前還沒有完善的理論研究和準確的機理模型。

2、 本論文以開發(fā)炭膜微濾二氧化鈦懸浮液的應用技術(shù)為研究背景，以降低濃差極化和膜污染、提高膜通量為目的，對氣液兩相流在炭膜微濾鈦白懸浮液中的應用展開系統(tǒng)研究，為進一步的理論研究和工業(yè)化應用提供基礎(chǔ)研究。實驗中我們采用自制平均孔徑1.0μm管狀多孔炭膜，在溫度20℃、跨膜壓差0.04～0.16MPa、料液流速0.85～1.56m/s、氣體流速0.29～2.02 m/s、懸浮液濃度0.1～1.0g/L的條件下，重點考察氣液兩相流對微濾過程的

3、影響。實驗結(jié)果表明，在微濾過程中，通入氣體形成的氣液兩相流增加了流體的湍流流動，促進了料液的局部混合，通量增加到單相流時的162％。彈狀流是提高膜通量較有利流型。通入氣體后隨著壓力的增大，通量快速增加，然后緩慢降低，在壓力0.11MPa.時通量達到極大值1275L/(m<'2>·h)。通過計算微濾過程各部分阻力，對SEM掃描電鏡進行分析，確定氣液兩相流可以顯著地減少微濾過程中膜內(nèi)堵塞阻力和濾餅層阻力，隨著微濾過程濃差極化和膜污染程度地不

4、斷加重，氣體對微濾過程的強化程度也越來越明顯。此外，隨著氣體速度的增加濾餅阻力快速減小，當氣體速度達到一定值時，濾餅阻力開始緩慢減小，再增大氣體的速度并不能完全消除堵塞阻力和濾餅層阻力。 論文的最后，探討了氣液兩相流在微濾中的強化機理，認為強化過程中起主要作用的是顆粒受到來自于氣體向下的剪切力τ<,g>和液體向上的剪切力τ<,ι>?；趦蓚€無因次剪切數(shù)和阻力數(shù)，建立了氣液兩相流的微濾模型，并將所建立模型通量值與實驗值進行比較，證