基于PTFE中空纖維膜的膜吸收法去除CO2的研究.pdf

1、由于化石燃料的燃燒，CO2氣體的排放量日益增加，當(dāng)前采用CO2氣體捕集分離技術(shù)最為可行，在CO2氣體的捕集分離方法中膜吸收法被認為是最有潛力的新技術(shù)。在膜材料的選擇中，由于PTFE具有很強的疏水性能，所以是膜吸收CO2氣體理想的材料。本論文自制得到PTFE中空纖維膜，并將之運用于膜吸收法去除CO2的研究，具體內(nèi)容如下:
　　(1)通過“混合—擠出—拉伸—燒結(jié)”的工藝制備得到PTFE中空纖維膜，并對于PTFE中空纖維膜的微觀表面形態(tài)

2、，表面孔徑分布以及內(nèi)外表面水接觸角進行測試表征。(2)對各吸收劑的物化性質(zhì)以及與CO2的反應(yīng)機理進行闡述。(3)采用外壓式中空纖維膜組件膜吸收的方法對不同膜結(jié)構(gòu)（孔徑、壁厚）的PTFE中空纖維膜進行脫除率以及傳質(zhì)速率的測試和分析。(4)采用外壓式中空纖維膜組件膜考察混合氣體流量、吸收液流速、吸收液濃度、吸收液種類這些外界條件在不同熱再生溫度條件下的影響，以及不同熱再生溫度和吸收液成分不同組成比對CO2脫除率以及CO2傳質(zhì)速率的影響。(5

3、)采用外壓式中空纖維膜組件膜考察伯胺(MEA)、仲胺(DEA)、叔胺(MDEA)以及混合吸收液(MDEA+PZ)對于CO2了再生能力的強弱。并且對在不同再生液溫度以及濃度條件下對于再生性能的影響。
　　實驗結(jié)果表明:(1)采用“混合—擠出—拉伸—燒結(jié)”的方法，制備出不同的PTFE中空纖維膜，壁厚范圍為400μm-750μm，平均孔徑為0.22μm-0.3μm水接觸角在115°左右。(2)隨著PTFE中空纖維膜壁的增加，氣體通過膜孔

4、的路徑以及時間延長，使得膜絲對氣體吸收的傳質(zhì)阻力增大，CO2脫除率以及傳質(zhì)效率降低。PTFE中空纖維膜孔孔徑增大使得氣體通過膜孔進入吸收液的面積增加，從而增大CO2脫除率以及傳質(zhì)效率。(3)混合氣體流量增加會使膜吸收的傳質(zhì)速率加快，但由于迸氣量大，在氣體在膜內(nèi)停留時間變短，所以會使CO2脫除率下降。吸收液流速加快會使CO2脫除率以及傳質(zhì)速率均增大，但當(dāng)吸收液流速大于250mL/min時，CO2脫除率以及傳質(zhì)速率增加明顯變緩。熱再生溫度的

5、升高會增加CO2脫除率以及傳質(zhì)速率，但在110℃-130℃間，再生能力變化不明顯。吸收液MDEA與PZ的組成比接近1∶1時，要優(yōu)于其他組成比。吸收液濃度的增加會增大CO2脫除率以及傳質(zhì)速率，吸收液濃度在2mol/L至3mol/L之間CO2脫除率和傳質(zhì)速率幾乎無增長甚至下降。在3種單一吸收液中，CO2脫除率以及傳質(zhì)速率大小排序為MEA＞DEA＞MDEA，而在MDEA中加入PZ可以大大促進MDEA與CO2的反應(yīng)速率。(4)。熱再生性能排序分