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由于传统塔吸收技术设备投资高,操作稳定性差,易造成二次污染,所以近年来以经济、节能、平稳、安全、高效率为目标的膜接触器吸收技术引起了广大研究者的关注。该过程是传统吸收技术与膜分离的耦合技术。以微孔疏水膜作为气—液相界面的支撑,使气—液两相能有效接触而互不参混。膜接触器的引入显著地增加了单位体积气液接触面积,避免了经常发生在传统化学吸收过程中的不正常操作现象,过程易放大,且其传质效率是传统塔设备的30倍。然而,膜的存在不仅增加了膜相阻力,而且由于膜润湿的存在膜相阻力随着吸收时间的延长不断增大。研究表明,即使仅有一小部分的膜孔被浸润了,传质通量和总传质系数也会急剧下降,当膜孔完全被液体充满时,膜相的传质阻力将成为传质控制阻力。膜润湿的发生不仅包括由于膜两侧压差导致的瞬间浸润,还包括由于凹液面处溶质分子吸附扩散导致的缓慢浸润过程。本文通过考察膜孔内凹液面处分子的吸附和扩散,主要研究了疏水性微孔膜在表面活性剂溶液和二氧化碳吸收剂溶液中的缓慢浸润过程。本文的主要研究内容和结果包括:1.将疏水性微孔膜浸泡在不同浓度和温度的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,采用在线测量软件通过高精度电子天平实时测量记录膜重量的变化,得出微孔膜润湿量随时间的变化关系曲线,同时考察了溶液温度,浓度以及膜材料结构对膜润湿的影响。与SDBS溶液相似,本文还研究了疏水性微孔膜在二乙醇胺(DEA)和甘氨酸钾(PG)水溶液(二氧化碳吸收剂)中的浸润过程及其影响因素。与SDBS溶液的浸润现象相同,疏水性强的微孔膜润湿速率小,且温度的升高加快了膜的润湿;然而,与其相反,随着DEA溶液浓度的增大,微孔膜的润湿速率是下降的,这是由于DEA溶液的粘度随浓度的升高而迅速增大,这大大减慢了液体在膜孔内的渗入速率。因此,溶液种类,浓度和温度对膜润湿的影响响主要归结于溶液表面张力和粘度的相对大小对膜润湿的影响。2.基于毛细管渗入机理,考察膜孔径大小、结构和分布,本文提出了一个微孔膜润湿百分率与时间的动力学方程,并分别对微孔膜在SDBS和DEA溶液中的润湿实验数据进行了拟合,得到与实验数据吻合性非常好的拟合结果。由计算得到的模型参数ψ值可以看出,液体在膜孔内的前进接触角非常接近于(但小于)90°,因此渗入速率非常缓慢,与润湿实验结果相吻合。同时采用该润湿动力学模型从理论上分析了微孔膜结构参数对膜浸润的影响。3.采用疏水性中空纤维膜(PVDF, PP和PTFE)接触器进行二氧化碳气体吸收实验,通过考察膜相传质系数随吸收时间的降低来研究微孔膜润湿程度随吸收时间的变化。与此同时,本文还考察了吸收剂浓度、温度、微孔膜材料结构以及操作条件(液相/气相流速)对膜润湿的影响。升高温度或增大液相流速均可加速膜的润湿;而增大溶液浓度则将减慢膜的润湿;在一定的实验范围内,改变气体流速对微孔膜润湿没有明显的影响。4.膜孔内运动液体同时受到毛细管压力、膜两侧压差以及分子内部粘性阻力三个作用力,由于液体在膜孔内的渗入速率非常小,所以假定此时液体受力达到平衡。通过该力学平衡方程,加入膜孔径分布因素,推导得出了膜吸收过程中的膜润湿动力学方程。由方程可知,膜润湿百分率是吸收时间和膜组件轴向分布的函数,理论计算可知膜润湿百分率沿膜组件轴向由液体进口到出口是不断减小的。为了能更好的对比实验数据,积分计算得到了不同吸收时间膜组件的平均膜润湿百分率,并对吸收实验的润湿数据进行了拟合得到了较好的拟合效果。由模型计算可知,当平均膜润湿百分率达到20%时,膜相阻力在总传质阻力中所占比例增加了近80%。