PVDF中空纤维膜接触器吸收CO2过程的膜浸润动力学研究

摘要

近来，CO2气体所导致的温室效应日渐严重，因此迫切需要寻找出有效分离、吸收CO2气体的方法以应对全球气候变暖。膜接触器捕集吸收CO2的技术被公认为最可行有效的方法，故引起了众多学者的广泛关注。然而，膜润湿现象一直是伴随该项技术的最大瓶颈，随之而来的是总传质系数的严重下降与膜相传质阻力的急剧上升。因此研究如何减缓膜润湿以及建立出膜相传质阻力与实验运行时间的动力学方程已经迫在眉睫。
　　本文以PVDF中空纤维微孔膜接触器为反应器，采用二乙醇胺(DEA)溶液和将盐作为添加剂的DEA混合液为吸收液，分别考察温度、浓度、液相流速以及气液两相的压力差等因素对总传质系数和膜相传质阻力的影响，进而建立出膜相传质阻力与实验运行时间的动力学方程。实验结果表明:
　　(1)温度升高，液相流速加快，气液两相的压力差扩大都会导致总传质系数降低、膜相传质阻力升高;
　　(2)浓度对膜润湿的作用相对复杂，温度为15℃时，随浓度增大，总传质系数降低、膜相传质阻力升高;温度为35℃时，随浓度增大，总传质系数升高、膜相传质阻力降低;
　　(3)在DEA溶液中添加硫酸钠不能减缓膜润湿;添加一定浓度的氯化钠在某种程度上可以减缓膜润湿，其中温度为35℃，浓度为1mol·L-1的DEA溶液中加入0.25mol·L-1的氯化钠后减缓膜润湿的效果最为明显;35℃时添加少量海藻酸钠在一定程度上可以减缓膜润湿;
　　(4)DEA浓度为2mol·L-1时，类阿伦尼乌斯方程的经验模型中参数值k

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 研究背景及意义

1．2 膜法捕集CO2的回顾

1．2．1 后燃烧碳捕集法

1．2．2 离子液体支撑液膜法

1．3．1 溶剂的选取

1．3．2 膜材料

1．3．3 膜分离

1．4 膜润湿与膜污染

1．4．1 膜润湿现象

1．4．2 膜污染现象

1．5．3 对于膜接触器研究的建议

1．6 数学模型

1．6．2 模型研究的两大核心问题

1．7 本论文工作的提出

第二章 DEA吸收液吸收CO2的润湿情况

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 膜接触器

2．2．2 实验试剂及设备

2．2．3 实验装置

2．2．4 实验步骤

2．3 数据处理

2．3．2 总传质系数KG的计算

2．3．3 液相传质系数KL的计算

2．3．4 膜相传质系数Km的计算

2．3．5 化学增虽因子E的计算

2．3．6 动力学模型的建立

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 DEA溶液温度对膜浸润的影响

2．4．2 DEA溶液浓度对膜浸润的影响

2．4．3 液相流速对膜润湿的影响

2．4．4 气液两相的压力差对膜润湿的影响

2．4．5 膜结构的表征

2．5 本章小结

第三章 在DEA中添加不同的盐来吸收CO2的润湿情况

3．1 引言

3．2．1 不同温度DEA(CDEA=1 mol·L-1)中添加不同浓度NaCl对膜润湿的影响

3．2．2 不同浓度DEA(温度是25℃)中添加不同浓度的NaCl对膜润湿的影响

3．3 DEA吸收液中添加种类相异的盐对膜润湿的影响

3．4 本章小结

第四章 动力学方程的建立

4．1 引言

4．2 类阿伦尼乌斯方程的经验模型

4．3 一级动力学方程

4．3．1 DEA吸收液吸收CO2的动力学模型

4．3．2 添加了不同的盐的DEA吸收液吸收CO2的动力学模型

4．4 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

参加的学术会议及成果

作者和导师简介