孔隙率对膜吸收传质行为的影响
在传统吸收过程中，气液两相直接接触发生传质。而在膜吸收过程中，由于多孔膜的存在，实现了气液两相间接接触传质，克服了传统吸收过程中的操作问题如液泛、鼓泡、沟流、雾沫夹带等，因此，膜在膜吸收过程中扮演着重要角色。溶质由膜孔处向液相主体扩散，而不是整个膜表面。因此，深入研究膜孔结构对液相侧溶质扩散的影响，将有利于揭示溶质在膜表面的微观传质行为。
膜吸收技术前期研究表明:膜孔隙率对膜吸收过程影响的本质是膜表面膜孔与膜壁的存在使得膜表面溶质浓度分布不均匀，溶质由这层不均匀液层向液相主体扩散，造成了有效传质面积的改变。膜表面溶质浓度分布的不均性受膜孔隙率、两相流动状态、体系物质和化学反应快慢的影响。由于大多数研究者未考虑膜孔结构对传质的影响，因此，建立的传质模型差异较大，应用受到很大的制约。
本文在总结前人膜吸收实验数据的基础上，深入分析Re、rp/a、μ/μo、Ha、E等无因次数对传质的影响，建立了包含这些参数交互影响的传质模型，模型值与实验值吻合较好。
进一步，考察了膜结构参数对中空纤维膜吸收过程传质的影响。实验选择聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯(PP)三种中空纤维膜，以去离子水、NaOH溶液为吸收剂，吸收剂粘度通过加入适量的增稠剂调节，研究膜吸收过程中膜结构特别是膜孔隙率对传质性能的影响，进一步阐述了膜吸收过程的微观传质机理。在垂直于膜表面方向，通过液相流速、吸收剂粘度和浓度改变溶质法向传质距离;在平行于膜表面方向，通过膜孔隙率改变溶质切向传质距离，探讨了溶质在膜表面的传质行为。结果表明:吸收剂粘度增加，膜孔隙率对传质的影响减弱，改善了膜表面溶质浓度分布的不均性;吸收剂浓度、液相流速增大，膜孔隙率对传质的影响增强，加剧了膜表面溶质浓度分布的不均性。
中空纤维膜;孔隙率;传质行为;膜吸收;传质机理
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
张卫东
2013
中文
TQ021.4
89
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）