膜吸收工藝中膜結(jié)構(gòu)變化及其傳質(zhì)過程研究.pdf

1、膜基氣體吸收法脫除CO2氣體是目前最有效的方法之一.本工作以氣液傳質(zhì)理論為基礎(chǔ),圍繞CO2氣體的脫除,以膜吸收工藝中溶液對膜的影響為主線,針對不同性質(zhì)的吸收劑溶液對膜結(jié)構(gòu)影響及其傳質(zhì)過程進(jìn)行了研究。本論文主要工作有以下幾個(gè)方面:
　　 1)本研究選擇乙醇胺MEA、氨基乙酸鉀GLY和離子液[Bmin]BF4溶液以及水,通過浸漬實(shí)驗(yàn)表征分析了不同組分吸收劑對膜表面化學(xué)組分、結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化。膜溶脹率會(huì)隨溶液濃度升高、浸漬溫度上升及時(shí)

2、間的延長而增大:不同性質(zhì)溶液對聚丙烯膜溶脹的影響程度不同；同時(shí),[Bmin]BF4與MEA溶液對膜表面化學(xué)組成產(chǎn)生較大的影響。
　　 2)采用聚丙烯中空纖維膜接觸器作為膜吸收反應(yīng)器,對磷酸鹽與硼酸鹽活化復(fù)合吸收劑捕集CO2的性能進(jìn)行了評價(jià)。氨基酸鹽基無機(jī)鹽活化復(fù)合吸收劑對CO2的捕集作用大于單一的氨基酸鹽吸收劑,且少量活化劑就能在氨基酸鹽溶液中發(fā)揮活化作用；建立一個(gè)用于描述膜接觸器中復(fù)合吸收劑傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型,模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值有

3、良好的一致性。
　　 3)對氨基酸鹽復(fù)合吸收劑進(jìn)行物性實(shí)驗(yàn)測定。濃度一定時(shí),吸收劑溶液密度和粘度隨溫度升高而減小；密度隨活化劑濃度的增加而減小；粘度在低濃度時(shí)的變化率要高于高濃度時(shí),但其在活化劑濃度增高時(shí)變化并不大；溶液表面張力隨活化劑濃度的增加而成線性減?。灰詮?fù)合吸收劑的物性數(shù)據(jù)用溫度與活化劑濃度作為函數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)擬合。實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值都有良好的一致性。
　　 4)對二乙醇胺DEA及其復(fù)合吸收劑的CO2負(fù)載液進(jìn)行了再生評

4、價(jià)。同一溶液在同一操作溫度下,其再生效率隨氣速和液速的增大而增大,且隨液速增大的變化要比氣速的顯著；氨基酸離子液活化復(fù)合吸收劑的再生效率要明顯高于DEA吸收劑溶液；DEA吸收劑與復(fù)合吸收劑的再生效率都隨著溫度的升高而增大。
　　 5)利用氣體滲透法對膜孔隙率進(jìn)行分析,膜孔隙率在溶液中隨浸漬時(shí)間和溫度的增大而增大；各溶液對膜孔隙率的影響大小與對膜溶脹率的影響不同。膜孔隙率受膜孔形變擴(kuò)大和溶脹這兩種作用共同影響；建立新型的預(yù)測數(shù)學(xué)模