溶氧膜解吸过程传质性能及强化的研究
在工业生产中，对于脱气水，尤其是脱氧水的需求越来越多，随着膜技术的迅速发展，研究膜法脱除水中溶氧，进而解决实际问题具有重要意义。在膜法脱气过程中，中空纤维膜组件以其传质面积大，制作简单等优势而受到人们的偏爱，所以对中空纤维膜传质性能及强化的研究，成为膜法脱气过程的重点。
本文从操作条件、膜组件构型、外部声场条件三个方面入手，结合真空解吸和气提解吸两种操作方式，选用中空纤维膜组件脱除水中的溶氧。重点研究了真空度、缠绕式膜组件、超声强度对中空纤维膜传质性能的强化。
测定了各种条件下溶氧浓度随时间的变化趋势，比较了两种操作方式下的膜组件传质性能，重点考察了真空度对中空纤维膜传质性能的影响，并获得传质准数关联式。结果表明，真空法和气提法均能有效地脱除水中溶氧，且气提法效果更佳；真空度对水中溶氧的传递过程有重要影响，且真空度越高，溶氧脱除效果越明显，传质系数越大，并进一步影响传质准数关联式。
考察了缠绕式中空纤维膜组件的传质性能，并与平直式膜组件的传质性能进行对比。结合气提和真空两种操作方式，比较了不同缠绕角膜组件的溶氧脱除效果及传质性能。结果显示，缠绕式膜组件能强化水中溶氧膜解吸过程，溶氧脱除效果及膜传质性能均与缠绕角度密切相关，以45°缠绕角的膜组件传质性能最好；缠绕式膜组件的传质性能明显好于平直式膜组件，在实验范围内，缠绕式膜组件的传质系数为平直式膜组件的2-3.5倍。
通过浸没式中空纤维膜组件水中氧解吸实验，系统地研究了超声场中膜组件的传质性能；测定了超声器中声强的分布情况；并结合扫描电镜照片及气体渗透实验，考察了超声波对膜结构的影响。结果表明，超声波在一定条件下对膜传质性能起到强化作用，超声强度越大，真空度越高，传质效果越好，在实验范围内，传质系数的增强因子最大可达2.0以上；超声波对膜结构产生很重要的影响，经超声作用后，膜平均孔径略有增长，严重时会对膜产生破坏作用。因此，在探讨超声波对传质过程的强化作用时，应合理选择操作条件，以减小超声波的负作用。
中空纤维膜;溶氧膜解吸过程;膜法脱气;传质性能;真空度;超声场
北京化工大学
硕士
化学工程
刘丽英
2006
中文
TQ028.8;TQ085.4;TQ021.4
64
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）