不对称静电场耦合渗透汽化过程

摘要

渗透汽化是近几十年发展起来的一种节能、环保的新型膜分离技术。它具有分离系数大、能耗低、操作简单等特点，在有机物脱水，水中回收贵重有机物，有机物混合液分离等领域应用前景广泛。此外，其分离作用不受气-液平衡的限制，特别适用于精馏方法难以分离的近沸物和恒沸物。渗透汽化的缺点是渗透通量小，因此提高其渗透通量已成为渗透汽化分离领域的一个重要课题。
　　本文使用商品膜材料，通过在膜池渗透侧和原料侧分别放置针电极和板电极，形成不对称静电场，建立不对称静电场耦合渗透汽化过程体系。极性分子由于受到电场作用，偶极矩产生变化，从而获得一个附加的电场梯度力，使其加速朝着电场强度大的渗透侧迁移。实验主要研究了无水乙醇在渗透汽化过程中，电场强度对渗透通量的影响;设计多个不同面积大小的膜池，考察相同操作条件下单个针电极的作用范围;在渗透侧设置多个针电极，研究针电极数量和组合方式对渗透通量的影响;考察电场因素对膜材料结构的影响，综合使用了SEM、AFM、XPS、ATR-FTIR和接触角测试仪，对膜材料进行表征。实验结果表明，同等实验条件下，不对称静电场的存在使渗透汽化的渗透通量有相当程度的提高，且提高率随电场强度增加而线性增大;单针电极的作用范围是一定的，超过此范围后电场几乎没有作用;多针电极比单针电极对渗透通量的提高作用更强，但提高率并不与针电极数量成正比;经高压静电场处理后的膜材料本身结构并没有明显变化，电场对膜结构没有影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 渗透汽化简介

1．1．1 渗透汽化的发展

1．1．2 渗透汽化过程和特点

1．2 渗透汽化的基本原理

1．2．1 渗透汽化的推动力和传递过程

1．2．2 渗透汽化的主要技术指标

1．2．3 渗透汽化的传递机理模型

1．3 渗透汽化膜材料的选择和制备方法

1．3．1 渗透气化膜的种类和常用膜材料

1．3．2 渗透气化膜材料的选择

1．3．3 渗透汽化膜的制备方法

1．4 渗透汽化过程影响因素

1．5 渗透汽化的应用

1．5．1 有机物脱水

1．5．2 水中有机物脱除

1．5．3 有机混合液的分离

1．6 课题的提出和研究内容

1．6．1 课题提出依据

1．6．2 课题提出

1．6．3 研究内容

第二章 不对称静电场耦合渗透汽化过程研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验膜材料和药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 膜池设计

2．2．4 实验工艺流程

2．2．5 渗透汽化过程性能测试

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 PVA／PAN复合膜材料的结构和性能表征

2．3．2 不对称静电场强度对渗透通量的影响

2．3．3 耦合场的传质机理

2．3．4 单针电极作用范围

2．3．5 多针电极对渗透通量提高率的影响

2．4 本章总结

第三章 不对称高压静电场对膜结构的影响

3．1 热场发射扫描电镜

3．2 原子力显微镜(AFM)测试

3．3 衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)测试

3．4 X射线电子能谱(XPS)分析

3．5 接触角测试

3．6 本章总结

第四章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢