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膜吸收过程气相传质行为的模型化研究

李竹石

  上世纪90年代,Qi和Cussler第一次提出将膜分离技术和溶剂吸收技术结合的膜吸收技术。在过去20多年中,世界范围内各研究者对膜吸收过程进行了深入的研究,但是对于气相传质阻力的模型化研究普遍较少。当选用吸收容量大,反应速率快的吸收剂时,气相阻力为膜吸收过程的总传质阻力的重要组成部分。同时,由于多孔膜的存在,膜结构参数对于气液两相的传质过程有重要的影响作用。 选取CO_2/N_2混合气体-NaOH水溶液体系和CO_2/N_2混合气体-纯水体系,对平板膜吸收稳态过程进行了模型研究。在计算过程中深入分析了孔径、孔隙率等膜结构参数和两相流速、吸收剂浓度等操作条件对气相阻力的综合影响,对各个条件下气相和液相传质阻力进行综合分析。模型结果显示,当采用纯水作为吸收剂时,气相边界层内浓度差很小,液相传质阻力远远大于气相阻力,过程类似于纯气体吸收过程;当采用pH=14的NaOH水溶液作为吸收剂时,气相传质阻力上升为主要传质阻力,整个传质过程受气相控制。随着孔隙率的增大、孔径的减小、气液相流速的增大,总传质系数均会显著增大。 在平板膜机理研究的基础上,通过建立中空纤维膜吸收三相传质模型,模拟了中空纤维膜接触器中的膜吸收传质过程,考察了膜结构参数(孔径、孔隙率)、气液相流速、膜丝长度等条件对于传质系数和脱除率的影响,同时也综合考察了各因素之间的相互作用关系。……   
[关键词]:膜吸收;孔隙率;气相传质阻力;浓度分布
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京化工大学2012年