中空纖維膜吸收CO2過程的膜浸潤研究.pdf

1、CO2等溫室氣體導致全球氣候變暖，已經(jīng)引起了全世界各國的關(guān)注。在多種捕集CO2的技術(shù)中，膜技術(shù)以其操作靈活、更經(jīng)濟、能耗低、模塊化結(jié)構(gòu)易放大等優(yōu)點被認為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)吸收方式的有效方法。然而，隨著操作的進行，疏水膜孔會被醇胺類溶液浸潤，導致膜相阻力隨著時間會持續(xù)增大，逐漸成為傳質(zhì)過程中的控制阻力，對其吸收CO2的效率有極大影響。因此，研究如何延緩、抑制膜浸潤現(xiàn)象，對提高該技術(shù)的運行效率具有重要的實際意義。
　　 本文首先采用PVDF

2、中空纖維膜組件吸收CO2，研究二乙醇胺(DEA)水溶液對疏水微孔膜的浸潤和傳質(zhì)的影響。CO2氣體在膜組件殼程流動，吸收液在膜絲內(nèi)（管程）流動，氣相和液相在膜組件中均呈層流流動，逆流接觸進行傳質(zhì)。實驗分別考察不同的吸收液濃度、溫度、流速以及氣體流速對膜潤濕的影響，結(jié)果表明:膜孔道逐漸被吸收液浸潤，膜相傳質(zhì)阻力占總傳質(zhì)阻力的百分比最高升至68％，膜浸潤使膜相阻力迅速增大，并逐漸成為主要傳質(zhì)阻力，導致總傳質(zhì)系數(shù)逐漸降低。隨著吸收過程的進行，膜

3、孔的平均相對浸潤深度η逐漸增加，導致膜相傳質(zhì)系數(shù)km隨時間逐漸下降，雖然η增加緩慢且幅度很小，但由此引起的km下降卻非常明顯。DEA濃度由1mol/L增至2mol/L，膜孔的相對浸潤深度η值平均降低7.7％，這是由于DEA濃度增加而引起吸收液黏度變大，從而使膜孔被浸潤變得困難;吸收劑溫度由15℃升高至25℃，η值平均升高11.4％，液相流速由u=0.113m/s提高到u=0.183m/s，η值平均升高5.8％，升高溫度或提高液相流速都會

4、使膜浸潤程度增加，但溫度對膜浸潤的影響更加明顯;在氣相阻力可以忽略的條件下，改變氣相流速對膜浸潤的影響不大。
　　 其次，初步考察了吸收劑再生后循環(huán)使用對PVDF中空纖維膜膜浸潤程度的影響，得到結(jié)論如下，采用再生液實驗所得的膜孔相對浸潤深度η是原吸收液的1.38倍，這說明可能是再生過程中吸收液里生成了熱穩(wěn)定鹽等雜質(zhì)，使膜浸潤程度加劇，并導致了CO2傳質(zhì)通量和總傳質(zhì)系數(shù)的下降。
　　 此外，通過Washburn法靜態(tài)膜浸潤