膜吸收CO2过程中甘氨酸钾吸收剂对聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润研究
膜气体吸收技术中的膜接触器具有传统吸收设备所不具备的比表面积大、气液两相独立运行、尺寸紧凑、易于模块化及放大等特点。但吸收剂对膜孔的小部分浸润就会造成膜相传质阻力的大幅升高，随着操作时间的延长膜相阻力会成为传质过程的控制阻力。揭示膜浸润的成因和发展规律具有重要的理论意义和实际价值。 本文首先进行了吸收剂静态膜浸润实验研究。将PVDF中空纤维膜浸泡于PG吸收剂以及二乙醇胺(DEA)吸收剂中，实时测量膜的重量。考察了不同吸收剂浓度、温度条件下膜增重比随时间的变化以及膜增重比在不同吸收剂中的变化。结果表明，增重比随时间的延长而不断增大，而且呈现明显的两段式增长变化趋势:快速增长以及慢速增长;实验运行1000min内，PVDF中空纤维膜在不同浓度PG吸收剂中浸泡时，浓度越高膜增重比上升的越快，1600min～2600min之间内，PG吸收剂浓度越低，膜浸润的程度越高;温度越高浸润程度越高，浸润的速度也越快;在相同的操作条件下，PVDF中空纤维膜在PG吸收剂中的平均浸润率要明显小于在DEA吸收剂中的浸润率。 其次，本文以甘氨酸钾(PG)溶液为吸收剂，采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜接触器，对其吸收CO2过程进行膜浸润实验研究，重点考察了吸收剂浓度、温度、吸收时间等对膜浸润的影响，膜浸润程度与膜相传质阻力、传质系数的关系，PG吸收剂的再生以及浸润膜的传质性能恢复等问题。结果表明，PG吸收剂浓度越高，膜浸润程度越低，温度越高，膜浸润程度越大;极小程度的膜浸润就能导致膜相传质阻力的大幅升高和总传质系数大幅降低，在0.5mol/L，308.15K条件下实验运行40h后膜孔平均浸润率达到0.181，膜相传质阻力为2.501×105kPa·s·m2/moL，是实验开始时的约10倍，总传质系数下降幅度达88.33％;使用加热法再生PG吸收剂，再生率能达到78％以上，使用吹扫烘干法处理浸润膜，能使其传质性能得到很大程度的恢复，但残存于膜内的吸收剂溶质分子无法完全去除，吸收剂对膜结构的改变破坏亦无法完全恢复。
膜吸收;二氧化碳;甘氨酸钾;聚偏氟乙烯纤维膜
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
丁忠伟
2015
中文
TQ028.8
86
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）