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中空纤维膜及膜接触器传质特性的研究

膜接触器是一种通过膜作为两相之间的分离界面而实现相间传质的杂化膜过程。本论文主要研究中空纤维膜接触器的传质行为,研究内容包括气体通过微孔膜扩散模型的建立、中空纤维膜均匀分布的平行流组件壳程传质微分方程的解析求解、中空纤维膜不均匀分布组件中流体分布的数学计算、中空纤维膜不均匀分布对壳程传质影响的估算以及CO_2气体吸收实验。同时对聚丙烯微孔膜进行了表征,重点讨论了孔模型的选择对表征结果的影响;并简要地阐述了微孔膜结构与性能的相关性。首先用扫描电镜、液体置换法等手段对聚丙烯微孔膜进行了结构表征。利用液体置换法表征聚丙烯微孔膜时,孔模型的选择对孔尺寸和分布的确定有重要的影响。计算结果表明当假设孔为椭圆形时,液体置换法表征得到的结果与扫描电镜、比重法分析得到的实验结果比较吻合,也可以较好地反映孔的实际形态结构。拉伸得到的聚丙烯微孔膜具有近似椭圆形的微裂纹状孔结构并与微孔膜的性能有密切的关系。理论计算表明,相比于同样面积的圆形孔,椭圆形的  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)

溶剂法纤维素中空纤维膜的制备与性能研究

纺织行业的Lyocell工艺通过新型溶剂N-甲基吗啉N-氧化物物理溶解纤维素,可以避免纤维素化学降解,并保留其天然特性。本论文借鉴该工艺,采用溶剂法制备了纤维素中空纤维膜并对其性能进行了研究。首次采用湿法纺制出均质无孔的纤维素中空纤维气体分离膜。湿膜经自然干燥后结构致密化,无明显气体渗透性能。加湿后水分渗入纤维素无定形区形成“水通道”,气体通过溶解扩散在该“水通道”中得到渗透分离,故水含量对气体渗透速率影响显著。CO_2在水中具有较高的溶解度,故在水“溶胀”后的膜中表现出较好的渗透性能,对N_2、CH_4甚至H_2都具有较高的理想分离因子。考察了干燥方法对非对称纤维素中空纤维膜结构与性能的影响,并提出了一种新的干燥机理。自然干燥与乙醇置换干燥因为液体分子间存在较强的氢键作用,干燥过程中随着液体的挥发会产生拉力使得纤维素分子互相靠近,最终使得干膜结构完全致密化,无明显气体渗透性能;而2-丁酮置换以及乙醇正己烷置换干燥,尤其是后者,...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

丙烯腈/马来酸共聚物膜与脂肪酶的固定化

丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜表面带有活性基团—羧基,适合用作酶固定化的载体材料。但是作为一种合成聚合物,这种膜材料存在着生物相容性较差等缺点,使得酶分子与载体材料间会产生非生物特异性相互作用,从而导致酶的失活。为了提高固定化酶的活性,本论文采用表面仿生修饰的方法,将天然大分子壳聚糖和明胶分别引入到丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜表面,在膜材料表面构建仿生修饰层,为脂肪酶(来源于Candida rugosa)营造一种生物友好的微环境,使酶的活性提高。另一方面,通过静电纺丝技术制备了丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维膜,并以其作为脂肪酶的固定化载体,利用其极高的比表面积,提高固定化酶的载酶量。最后,将这两种方法进行有机结合,即用天然大分子壳聚糖和明胶分别修饰丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维膜,并探讨其作为脂肪酶固定化载体材料的特点。具体内容如下:制备了丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜,用碳二亚胺法活化膜表面羧基,在载体与酶分子之间形成共价键,实...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
中国矿业大学(北京)

迪恩涡二次流强化编织型中空纤维膜分离性能的研究

迪恩涡二次流是弯曲流道中特有的流体流动现象,它的强化传质作用在热能工程中取得成功而广泛的应用。近年来国外二次流研究的热点是将它应用于膜分离过程,以减少和控制限制膜过程的浓差极化和膜污染。在国家自然科学基金(50274080)资助下,本文研究成功的迪恩涡二次流强化编织型中空纤维膜分离技术与湍流促进膜分离技术,填补了国内空白,它能显著提高膜分离性能、降低能耗、具有非常广阔的产业化前景。本文用流体力学理论研究了弯曲流道中流体的迪恩涡双涡流速度分布、因二次流引起的附加离心压力分布,采用Reid 窄隙理论推导并提出了编织型中空纤维膜优化设计理论,得到可供工程应用的优化设计理论和优化设计数据。采用优化设计制作的编织型中空纤维膜与线型中空纤维膜进行渗透性能对比试验研究,首次在国际上得到迪恩涡二次流能增强编织型中空纤维膜纯水渗透性能、显著降低渗透能耗; 编织型中空纤维膜中产生的迪恩涡二次流显著减少各种污染液过滤时的浓差极化和膜污染、渗透回收率增...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

液相微萃取的研究与应用

液相微萃取是在液液萃取的基础上发展而来的。液相微萃取是一种新型的样品前处理技术,它能够提供液液萃取相媲美的灵敏度,甚至更高的富集效果。同时,该技术集采样、萃取和浓缩于一体,灵敏度高、操作简单,而且还具有快捷、廉价等特点。它使用有机溶剂非常少,是一项对环境友好的前处理技术。本文分为六个部分,比较全面研究了液相微萃取的新应用,并设计单个和高通量的中空管式微萃取分析器。首先,对液相微萃取的发展、理论、传质特征、液流方式、影响因素及其应用进行了全面的综述。其次,本文提出了一种中空纤维膜液相微萃取—高效液相色谱直接测定有机化合物正辛醇/水分配常数的新方法,并用经典摇瓶法和文献报道值对本方法进行了验证,并实验测定了一系列未知log P的化合物。该方法快速,准确,样品消耗量小,扩大了直接测定方法的使用范围。第三本文提出了一种中空纤维膜液相微萃取—高效液相色谱直接测定药物与蛋白质结合率新方法。与经典平衡透析法相比,该方法由于有机萃取剂很少,会大...  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

新型疏水性中空纤维膜结构填料及其精馏分离机理与特性的研究

针对精馏分离中的新型中空纤维膜结构填料,本文从材料化学、结构以及对不同有机物体系的操作运行参数等多种因素出发,探讨了适用于精馏分离膜结构填料制备的成膜聚合物材料、成膜方式和改性方法,制作了四种不同性能的中空纤维PES和PS膜,进行了溶剂和温度双重作用对膜接触器材料影响的分析。选择了两种微孔PES和PS膜进行实际精馏实验,并将所确定的最佳PES中空纤维膜结构填料用于甲醇、乙醇和异丙醇三种不同的有机物/水体系的分离纯化,考察了其操作弹性、工作性能和分离效率的变化规律。此外,为更好地提高新型中空纤维膜结构填料的分离效率,研究了膜接触器中流体的流动方式和填充密度对精馏分离性能的影响,确定了壳层挡板对现有平流运行方式的改善作用,并进行了有效的挡板设计和试运行。在以上实验的基础上,进一步从理论上分析了精馏分离中中空纤维膜结构填料的传递特点,探讨了气、液、膜三相阻力的分布和变化规律,并比较了总传质系数的实验值与理论计算值之间所存在的差异。首先...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>