疏水性微孔膜在CO2吸收劑中的潤濕機理及實驗研究.pdf

1、膜接觸器吸收技術是傳統(tǒng)的吸收技術與膜分離技術的耦合，可有效解決CO2捕集問題。但是，膜接觸器中膜的存在不僅引入了一個新的阻力-膜阻，并且，在膜接觸器的使用過程中，疏水性微孔膜易被吸收劑浸潤，導致膜傳質阻力增加，膜氣體吸收效率嚴重下降。
　　本文主要探討疏水性微孔膜在CO2吸收劑中潤濕的演變過程，采用直接稱重法，實時測量膜重量的變化，獲得單位面積上膜的增重量或膜潤濕百分率隨時間的變化關系曲線，以此來表征膜浸潤的程度。實驗或表征結果表

2、明:
　　1.膜在吸收劑的雙側潤濕過程中，恒定溫度15℃，所有實驗的膜潤濕百分率總體呈現(xiàn)先快速增長后緩慢增長的趨勢，并且在24h內(nèi)都小于50％;膜在吸收劑的單側潤濕過程中，所有實驗的單位面積上膜的增重量曲線先下降后上升，并且下降段時間持續(xù)20-120min不等。
　　2.通過X-射線光電子能譜分析、傅里葉轉換紅外光譜分析、熱重分析、SEM掃描電鏡、膜孔徑分布的測定以及接觸角測量等手段對被浸潤的膜樣品進行分析、表征，說明溶質分

3、子擴散進入膜相，使得膜材料發(fā)生溶脹，導致膜的平均孔徑增加，孔隙率減小;并且溶質分子在膜上的吸附導致膜的疏水性嚴重下降。
　　3.EDX分析結果顯示，膜孔內(nèi)目標元素的吸附量從接觸側到另一側呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，并且，隨著膜與吸收劑接觸時間的延長，目標元素的吸附量及吸附距離都逐漸增加;結合膜與吸收劑的單側和雙側潤濕實驗結果，最終推導出疏水膜在CO2吸收劑溶液中潤濕的演變過程。此過程可描述為:(i)膜孔入口處氣-液界面的改變，即膜孔從不潤

4、濕到潤濕的轉變過程;(ii)液體在膜孔內(nèi)的推進過程，伴隨著溶質分子在移動半月板前的擴散，膜孔壁面逐漸親水化，液體在濃度梯度的作用下沿膜孔前進。
　　另外，本工作也考察了影響膜潤濕的主要因素，實驗中采用聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)三種材質的膜，二乙醇胺(DEA)、碳酸丙烯酯(PC)和甘氨酸鉀(PG)三種有機吸收劑。實驗結果表明:溶液溫度越高或膜兩側的壓差越大，膜潤濕的越快;不同種類的吸收劑對膜潤濕的