交流阻抗技术在疏水微孔膜自发浸润研究中的应用
在膜接触器吸收法捕集CO2的过程中，所用的疏水微孔膜孔道会被液相吸收剂浸润，导致膜相传质阻力大幅增加，使吸收效率降低。其中疏水微孔膜因自发浸润现象导致的膜性质改变，以及自发浸润量在膜吸收过程膜相总浸润量中占比较高，使自发浸润现象得以重视，对其机理及规律的研究取得了一定成果。本文为进一步描述疏水微孔膜在气体吸收剂中的自发浸润现象，提出了一种基于交流阻抗监测自发浸润的方法，并在前人对膜自发浸润动力学研究基础上，模拟出自发全过程的阻抗变化;利用膜的阻抗模型量化了浸润百分数与交流阻抗值之间的关系。 本论文的主要工作与结果如下: 1.为不同种类疏水微孔膜的阻抗监测分别设计相适应的实验装置和操作过程并将实验数据通过等效电路法拟合，结果表明:当浸润现象发生后，膜总阻抗和膜电阻均呈现下降趋势，而膜电容小幅增长，意味着浸润发生后，膜孔性质及膜导电机理发生了改变。 2.基于静态阻抗谱测试，设计了一种对自发浸润现象实时监测的阻抗测试法，结果表明:利用固定交流电频率的阻抗测试法，可以瞬时、连续地监测膜浸润过程中同种电化学性质的变化规律。该方法对各种不同条件下的自发浸润变化规律均有正确的响应。 3.基于对溶液及膜的等效电路建立，对阻抗拟合值进行理论计算验证，结果表明:理论计算值与实验拟合值有较好的一致性，即交流阻抗测试结果及等效电路法对数值的拟合可以正确反映出膜的电化学性质，并可以用于对膜自发浸润百分率的定量计算。 4.建立了膜自发浸润的电化学模型，揭示了自发浸润现象出现后膜的导电机理，并将其与自发浸润动力学结合，模拟了自发浸润全过程中阻抗值的变化;并通过膜孔阻抗计算法推出阻抗值与浸润百分率的关系，达到了利用交流阻抗法揭示自发浸润规律，完善自发浸润动力学模型的目的。
疏水微孔膜;自发浸润现象;交流阻抗;浸润百分率
北京化工大学
硕士
化学工程
丁忠伟;袁春波
2020
中文
TB383
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）