膜法水中提气的研究

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3、原有的膜法水中提气方法提气效率较低的问题，首次提出了通过改变膜组件结构形式的方法提高提气通量，设计了三种结构形式的中空纤维膜组件，并对其提气性能进行了比较。三、首次提出了膜表面的疏水性能是影响提气通量的重要因素，并通过超滤涂覆的方法制备了具有不同接触角的PVDF膜，比较了其提气通量。万方数据摘要海洋中拥有大量的资源，但是因为人类在水下活动受到呼吸要求的限制，对海洋资源的利用率尚不足5％。目前，传统水下供氧方法不仅有局限性，还存在一定的安全隐患。而海水因大气的溶解和生物作用，本身就溶解有大量的氧气，为了摆脱传统供氧方式带来的弊端，一些研究者采

4、用膜法提气的方式供氧，但由于膜材料和膜性能的限制，膜法提气一直未能得到广泛的应用。膜法水中提气利用的是疏水分离膜的疏水性和透气性，即在一定条件下气体可以透过膜而液体不能透过膜的特性。鉴于目前所用疏水膜材料基本为聚偏氟乙烯(PvDF)和聚丙烯(PP)，本文对这两种疏水膜的水中提气性能进行了实验研究，考察了膜丝结构、操作条件、组件形式等对提气通量的影响。实验结果表明：随流速的增加，提气通量先升高，然后保持不变，在流速为O．5m／s时，提气通量达到最高。内径越小，装填密度越小，真空度、温度越高，组件长度越短，提气通量越高。壳程抽气的提气通量高于管

5、程抽气的提气通量。提气方向与水流成反方向流动时，有利于提气通量提高。从淡水中提气的提气通量高于从海水提气的通量。具有多孔中心管的膜组件比无中心管的膜组件提气通量高很多。通过比较得知，虽然PVDF膜的孔隙率高于PP膜，但结果表明PP膜的提气通量高于PVDF膜的提气通量。鉴于PP膜的高提气通量及PP膜表面的接触角高于PVDF膜的接触角，认为膜表面的疏水性对提气通量有重要影响，为了验证此想法，通过超滤涂覆实验，对PVDF中空纤维膜进行疏水改性，使分散液中PVDF颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面，然后进行干燥处理，利用PVDF材料特有的本体粘附效应

6、，得到具有不同静态接触角的PVDF膜。将改性后的PVDF中空纤维膜用于膜法提气实验中发现：PVDF的接触角从710增长到128。，提气通量提高了122％。通过传质分析发现造成疏水化改性前后提气通量的变化主要原因是膜传质系数的变化。当膜孔部分孔润湿时，膜传质阻力增大，所以提气通量较低。关键词：膜法水中提气；提气通量；聚偏氟乙烯；聚丙烯；疏水改性万方数据ABSTRACTAlargenumberofresourcesexistsinseawater．Duetotheconstraintsofrespirationunderwater,humana

7、ctivitiesislimitedinutilizationofmarineresourceswhichwaslessthan5％．Atpresent．Theoxygensupplyingmattersunderwaternotonlyhavesignificantlimitationsbutalsopotentialsafetyhazardexists．However,thereisalargeamountofoxygendissolvingintheseaandfiverduetotheairdissolutionandbiologi

8、calrespirationeffects．Inordertoovercomethetraditionalshortcomingsofoxygensupplement，somer