温度和气体分布器孔径对泡沫分离过程的影响及气体利用方式的初步研究

摘要

强化吸附行为和排液行为是提高泡沫分离工艺的关键技术。开发了一种高分子膜材料用于泡沫分离气体分布器。根据气泡的表面吸附机理以及上升泡沫的流体力学作用机制,研究了温度和气体分布器孔径对表面过剩,质量流量,泡沫层气泡大小,消泡液表观液体流速和泡沫排液速率以及泡沫分离效率的影响,同时,利用无因次模型对气泡在SDS溶液中的排液行为进行了模拟,并对不同条件下的模型参数进行了修正。最后,本文设计了变气速操作和气体再分配操作两种实验工艺,对气体利用方式进行了初步研究。
　　实验结果表明,当温度由15℃升高到50℃,泡沫分离的表面过剩,消泡液的表观液体流速和泡沫排液速率都呈下降的趋势,泡沫层中气泡半径增大50％,最终富集比升高,回收率下降。无因次模型对强制排液数据的拟合效果较好,模型参数m和n随着温度的升高,都呈下降的趋势。当平均孔径从23μm增大165μm时,气体分布器孔径对表面过剩影响不明显,而对质量流量有显著影响,小孔径分布器对泡沫层轴向气泡大小变化的影响尤为明显,消泡液的表观液体流速以及泡沫排液速率都呈现下降趋势,最终富集比升高,回收率下降。分布器孔径对模型参数的修正不产生显著影响,这与Neethling等人的结论相吻合。与传统泡沫分离相比,变气速操作工艺能够有效提高回收率,气体再分配操作工艺能够有效提高富集比。
　　综上,降低温度,减小气体分布器的孔径可以加强泡沫分离的吸附行为,提高消泡液的表观液体流速和泡沫排液速率。经实验证实,变气速操作和气体再分配操作工艺都能够实现对气体的有效利用。

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第一章 绪 论

1-1 引言

1-2 气泡大小和泡沫的物理学

1-3 泡沫分离过程

1-4 温度对泡沫分离过程的影响

1-5 气体分布器孔径对泡沫分离过程的影响

1-6 研究泡沫分离过程气体利用方式的重要性

1-7 本论文研究的意义及主要内容

第二章 温度对泡沫分离过程的影响

2-1 引言

2-2 实验材料和方法

2-3 实验结果与讨论

2-4 小结

第三章 气体分布器孔径对泡沫分离过程的影响

3-1 引言

3-2 实验材料和方法

3-3 实验结果与讨论

3-4 小结

第四章 泡沫分离过程气体利用方式的初步研究

4-1 引言

4-2 实验材料和方法

4-3 实验结果与讨论

4-4 小结

第五章 结 论

5-1 结论

5-2 创新点

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢