分離CO-,2-固定載體膜傳質(zhì)機理及其膜過程模擬和優(yōu)化研究.pdf

1、固定載體膜因其中的活性載體可以與CO2發(fā)生可逆化學(xué)作用，大大促進了CO2在膜中的傳遞，因此這類膜具有良好的CO2分離性能和很大的應(yīng)用潛力。目前，固定載體膜的傳質(zhì)機理尚未完全探明，對固定載體膜應(yīng)用過程的研究更是缺乏。本文研究了固定載體膜的促進傳遞機理，對分離CO2固定載體膜的應(yīng)用過程進行了模擬和優(yōu)化。研究結(jié)果對固定載體膜的開發(fā)和應(yīng)用具有重要指導(dǎo)作用。
　　 本文以兩種含胺基固定載體膜為例，對固定載體膜促進傳遞過程的一般特征和規(guī)律進

2、行了實驗驗證，為固定載體膜傳質(zhì)機理的研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　 對固定載體膜促進傳遞過程微觀機制進行分析，提出了平衡濃度區(qū)理論，進而建立了新的傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型。利用該模型得到固定載體膜內(nèi)傳質(zhì)阻力的非均勻分布和固定載體膜滲透速率與膜厚度的非線性關(guān)系。通過對不同溫度條件下實驗數(shù)據(jù)的擬合，得到固定載體膜內(nèi)CO2擴散過程和CO2與載體相互作用的表觀活化能，數(shù)值均在文獻報道范圍內(nèi)。
　　 對伊春海博士提出的促進傳遞模型進行改進，得到了

3、考慮滲透側(cè)壓力影響的滲透速率數(shù)學(xué)模型。利用模型分析的結(jié)果表明，在不同的滲透側(cè)壓力條件下，組分的滲透速率是不同的，較低的滲透側(cè)壓力有利于提高固定載體膜中的滲透速率。據(jù)此，本文提出了針對固定載體膜的進料側(cè)加壓(壓力保持在較低范圍)和滲透側(cè)抽真空相結(jié)合的壓力操作模式。
　　 針對天然氣脫除CO2和燃燒尾氣捕集CO2兩個重要的分離CO2過程，分析了并流模型、逆流模型和錯流模型的模擬結(jié)果，證明錯流模型適用于兩種過程，而且具有簡易的特點。利

4、用錯流模型對固定載體膜在兩種分離CO2過程中的應(yīng)用潛力進行了研究，比較了單級過程和帶有循環(huán)流二級過程的分離性能。結(jié)果表明，對上述兩個分離CO2過程，固定載體膜都比現(xiàn)有商品膜更容易實現(xiàn)分離目標(biāo)；與單級過程相比，帶有循環(huán)流二級過程的分離效果顯著提高。對帶有循環(huán)流二級過程的操作壓力進行優(yōu)化，使分離CO2的成本大大降低，并可與胺吸收法相競爭，說明固定載體膜在燃燒尾氣捕集CO2領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。
　　 本文還對帶有循環(huán)流二級過程進行