中空纤维膜接触器脱除水中溶解氧的研究

摘要

溶解氧是指溶解于水中以分子形态存在的氧气。在工业生产中，对于水中溶解氧含量的要求越来越高，半导体、食品、生物技术、医药以及各种锅炉用水都需要进行溶解氧的脱除。目前除氧的方法主要有热力除氧法、真空除氧法、解析除氧法、亚硫酸钠法、联胺法、钢屑法、还原树脂法等，但都存在一定的不足之处。 近年来，随着膜技术的不断发展，出现了将膜分离技术与脱气技术结合的膜接触器脱除水中溶解氧的方法。与传统的脱氧方法相比，膜法脱氧具有许多优点，例如占地面积小、运行成本低、在封闭系统内进行脱气、清洁无污染、无化学品消耗、低压降、模块化膜组件便于流量增加后的扩容和出水水质要求的升级变化。目前国内对于膜法脱除水中溶解氧的研究还较少，还处于探索性阶段，因此有必要对于膜接触器在脱除水中氧气方面进行深入地研究。 本文采用自制的聚丙烯中空纤维膜接触器脱除水中溶解氧。实验分别考察了水在中空纤维膜接触器内管程和壳程流动时，真空度、进水流速、温度以及中空纤维膜的有效长度对溶解氧脱除率的影响。实验结果表明，真空度越大，溶解氧的脱除效果越好，在真空度为0.09MPa，温度为30℃，进水流速为0.87m/s时，管程的溶解氧脱除率可以达到80％以上，与目前所用的商业膜组件的脱除率水平相当。研究还发现，进水流速在不同范围内，对溶解氧脱除率的影响不同。温度对溶解氧的脱除率几乎没有影响，但随着温度的升高，膜器进出口水中溶解氧的含量都降低，因此在温度允许范围内，温度越高越好。中空纤维膜的有效长度越长，溶解氧脱除率越高。 本文还考察了真空度、进水流速、温度对溶解氧在水中传质系数的影响，发现传质系数的变化规律与溶解氧脱除率的变化规律相似，并且发现理论计算的传质通量大于实测的传质通量，并且探索了出现这种现象的原因。另外本文还得出了管程与壳程流动的传质准数关联式。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1文献综述

1.1水中溶解氧脱除的概述

1.1.1水中溶解氧的来源及含量

1.1.2溶解氧的不良影响

1.1.3溶解氧去除方法

1.2中空纤维膜接触器在脱气方面的应用

1.2.1膜接触器

1.2.2中空纤维膜接触器

1.2.3中空纤维膜接触器在气体脱除方面的研究

1.2.4中空纤维膜接触器的传质研究

1.3选题依据与研究内容

2实验材料、仪器及实验方法

2.1实验设备及仪器

2.2聚丙烯中空纤维膜接触器的制备

2.2.1膜材料的选择

2.2.2膜接触器的制备

2.3实验装置和流程

2.4实验检测方法

2.4.1检测仪器

2.4.2计算方法

3实验结果与讨论

3.1真空度对溶解氧脱除率的影响

3.1.1管程流动时真空度的影响

3.1.2壳程流动时真空度的影响

3.1.3真空度对管程与壳程流动影响的对比

3.2流速对溶解氧脱除率影响的考察

3.2.1管程流动时流速的影响

3.2.2壳程流动时流速的影响

3.3温度对溶解氧脱除率的影响

3.3.1管程流动时温度的影响

3.3.2壳程流动时温度的影响

3.4膜的有效长度对溶解氧脱除率的影响

3.4.1管程流动时有效长度的影响

3.4.2壳程流动时有效长度的影响

3.5本章小结

4膜法脱氧过程的传质研究

4.1传质分析

4.1.1传质过程分析

4.1.2总传质系数的计算

4.1.3传质准数关联式

4.2真空度对传质系数的影响

4.2.1管程流动时真空度的影响

4.2.2壳程流动时真空度的影响

4.3流速对传质系数的影响

4.3.1管程流动时不同流量的影响

4.3.2壳程流动时流速的影响

4.4温度对传质系数的影响

4.4.1管程流动时温度的影响

4.4.2壳程流动时温度的影响

4.5传质通量计算值与实测值的比较

4.6传质准数关联式

4.6.1管程流动时传质准数关联式

4.6.2壳程流动时传质准数关联式

4.7本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢