表面疏水不銹鋼絲網(wǎng)填料的制備及其對液體分散的影響.pdf

1、化工過程強(qiáng)化技術(shù)是有望解決“高能耗、高物耗和高污染”問題的重要技術(shù)之一。以旋轉(zhuǎn)填充床(Rotating Packed Bed，簡稱RPB)為核心裝備的超重力技術(shù)是化工過程強(qiáng)化技術(shù)的典型代表。填料作為旋轉(zhuǎn)填充床的核心部件，對旋轉(zhuǎn)填充床的性能、安全穩(wěn)定運(yùn)行等有重要的意義。前人的研究結(jié)果表明，表面經(jīng)過疏水改性的泡沫鎳填料可以進(jìn)一步強(qiáng)化傳質(zhì)和微觀混合效果，但是對于強(qiáng)化的機(jī)理未做詳細(xì)的解釋，且沒有針對目前工業(yè)以及實(shí)驗(yàn)室中常用的不銹鋼絲網(wǎng)填料進(jìn)行研

2、究。
　　本文利用靜電噴涂的方法，對實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究以及工業(yè)應(yīng)用中最常使用的不銹鋼絲網(wǎng)填料進(jìn)行表面疏水改性，對改性不銹鋼絲網(wǎng)填料的表面形貌、化學(xué)元素組成、粘附性以及穩(wěn)定性進(jìn)行分析。利用可視化技術(shù)，對非連續(xù)性液滴以及連續(xù)性液柱穿透改性不銹鋼絲網(wǎng)之后的分散性能進(jìn)行研究，考察了母代液滴直徑、液體物性、流速、絲網(wǎng)規(guī)格對于表面積增加率、能量利用率、錐角、子代液滴直徑和分布的影響。最后，對錐角大小、液滴直徑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。主要研究結(jié)果

3、如下:
　　(1)相對于液滴直接通過未改性的不銹鋼絲網(wǎng)填料，液滴在改性之后的不銹鋼絲網(wǎng)填料表面呈橢圓形，其水的接觸角可以達(dá)到124°。通過SEM分析，發(fā)現(xiàn)改性之后的不銹鋼絲網(wǎng)填料表面附著一層均勻的低表面能薄膜，并且薄膜表面具有“高爾夫球”狀的微納結(jié)構(gòu)，這種微納結(jié)構(gòu)的存在大大增強(qiáng)了改性不銹鋼絲網(wǎng)表面的疏水性。通過XPS分析，發(fā)現(xiàn)改性之后的絲網(wǎng)表面具有F、C、O三種元素，無其它元素的引入。改性之后的不銹鋼絲網(wǎng)填料表面粘附性為最高級，可

4、以經(jīng)受住旋轉(zhuǎn)填充床一定流速液體的沖刷。改性之后的不銹鋼絲網(wǎng)填料在酸堿鹽以及有機(jī)溶液中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性表明，改性之后的不銹鋼絲網(wǎng)填料具有應(yīng)用于不同的化工工藝過程的潛力。
　　(2)通過高速攝像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)非連續(xù)性液滴通過絲網(wǎng)之后，被拉成液線，隨后液線斷裂形成液滴。相對于未改性不銹鋼絲網(wǎng)，液體通過改性不銹鋼絲網(wǎng)后，形成更多的液線，從而斷裂成更多的液滴;子代液滴直徑小40％以上，產(chǎn)生更大的表面積（增加100％以上），能量利用

5、率從～10％提高到～20％;液滴表面張力對其影響不大。隨著粘度的增加，表面積增加率減小，對能量利用率減小;絲網(wǎng)規(guī)格對表面積增加率以及能量利用率有較大的影響，在本研究中，中等孔徑、絲徑的絲網(wǎng)對液體分散效果最好，表面積增加率以及能量利用率最高。
　　(3)相對于未改性不銹鋼絲網(wǎng)，連續(xù)性液柱通過改性不銹鋼絲網(wǎng)后形成的錐角大小平均增加了93％以上，液滴直徑減小約50％。液體的表面張力和粘度對錐角、液滴直徑的影響較小。絲網(wǎng)規(guī)格對于液體錐角的