CO2氣體對醇胺溶液浸潤疏水性PVDF中空纖維膜影響的研究.pdf

1、如今，CO2引起的溫室效應(yīng)問題日益嚴重，而氣體吸收膜接觸器（簡稱膜接觸器）技術(shù)是目前最具前景的CO2捕集技術(shù)之一。然而，在膜接觸器長期運行過程中，會出現(xiàn)膜浸潤現(xiàn)象。膜浸潤使CO2吸收速率大幅度下降，是影響膜接觸器技術(shù)商業(yè)化的一個重要因素。因此，膜浸潤的機理如何、怎樣有效減緩膜浸潤現(xiàn)象等問題吸引了許多研究者的注意，這也是本論文研究的主要內(nèi)容。
　　區(qū)別于之前的研究者關(guān)注吸收劑與膜浸潤的關(guān)系，本論文系統(tǒng)地研究氣相條件對PVDF中空纖維

2、膜接觸器內(nèi)膜浸潤的影響。一方面考察氣相壓力對膜浸潤速率的影響;另一方面探究CO2作為氣體中的一種組分對膜浸潤的影響。為此，在不同的實驗條件下測定膜接觸器的CO2通量、膜相傳質(zhì)系數(shù)和阻力減緩參數(shù)，以評估膜浸潤情況。實驗結(jié)果表明:
　　1.增大氣相壓力能有效減緩膜浸潤速率，增大CO2吸收速率。從膜接觸器運行初期開始，間歇性地每隔60min增大氣體壓力，使得氣體在膜接觸器入口處氣壓力增大至13.84kPa，10min后調(diào)回至原狀態(tài)時，相

3、比于沒有增大氣相壓力狀態(tài)，其阻力減緩率最高可達到0.74，CO2通量增大量可達PVDF中空纖維膜完全未浸潤狀態(tài)時的23.31％左右，且600min后溶液中的CO2濃度為0.30mol/L，相比于未增大氣相壓力下的CO2濃度0.20mol/L，其CO2總吸收量增大了38％左右。此外，在膜接觸器運行過程中，當氣相入口處壓力為13.84kPa的10min內(nèi)，氣相出口壓力減少0.34kPa左右，當氣相入口處壓力調(diào)回0.67kPa時，氣相出口處壓

4、力相比于原壓力狀態(tài)減小0.050kPa左右，表明氣相出口處CO2流量減小，此現(xiàn)象證明當氣相壓力增大至使膜孔內(nèi)的跨膜壓差△PL-G＜0時，能將方向推動滲入膜孔中的吸收液，減小膜浸潤程度。
　　2.將相同實驗條件下向膜接觸器殼程通入CO2與N2所得膜相傳質(zhì)系數(shù)進行對比可知:通入CO2時膜相傳質(zhì)系數(shù)下降量大約為通入N2時的兩倍，證明CO2能加快膜浸潤;此外，在吸收液溫度為25℃、液速u1為0.26m/s、氣速us為0.029m/s、液相

5、進口壓力為20kPa、氣相進口壓力為0.406kPa的條件下，在PVDF中空纖維膜接觸器內(nèi)，由DEA溶液引起的膜相傳質(zhì)系數(shù)下降量占39％左右;由CO2本身引起的膜相傳質(zhì)系數(shù)下降量12％左右;由DEA與CO2相互作用所引起的膜相傳質(zhì)系數(shù)下降量占49％左右。
　　3.紅外表征結(jié)果顯示，在膜接觸器運行的過程中，沒有物質(zhì)與膜表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變膜表面的疏水性，影響膜浸潤。EDX掃描、SEM掃描結(jié)果證明CO2會加速膜浸潤速率，且DEA與C