中空纤维膜接触器用于乙醇水体系精馏性能的研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：趣鬯曼日期：2之!生：皇：兰皇关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论

2、文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开C或保密)范围，在』L年解密后适用本授权书。，囱非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。日期：学位论文数据集中图分类号TQ028．8学科分类号530．2150论文编号l001020140173密级学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名廖阳畅学号2011200173获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码081700课题来源自选课题研究方向膜分离论文题目中空纤维膜接触器用于乙醇／水体系精馏性能的

3、研究中空纤维膜接触器、乙醇水溶液精馏、膜材料、膜溶胀、装填分率、关键词缠绕式膜组件论文答辩日期2014．5—26论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长刘丽英副教授北京化工大学化学工程指导教师评阅人1丁忠伟教授北京化工大学化学工程评阅人2刘伟教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4答辩委员会主席李春喜教授北京化工大学化学工程答辩委员1雍兴跃研究员北京化工大学化学工程答辩委员2王际东副教授北京化工大学化学工程答辩委员3刘伟教授北京化工大学化学工程答辩委员4王水副教授北京化工大学化学工程答辩委员5贾志刚副教授北京化工大学化学工程答辩委员6吴慧雄副教授北京化工大学化

4、学工程论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要中空纤维膜接触器用于乙醇／水体系精馏性能的研究中空纤维膜接触器由于其优异的传质分离性能，在近几十年中发展十分迅速。在各类应用中空纤维膜接触器的分离技术中，膜精馏作为一种新型的化工分离操作，现己成为广大研究者瞩目的焦点。然而，影响其精馏分离效率和气液传质性能的因素较多，并且在理论研究和实验探索方面都不够完善，使得中空纤维膜接触器在精馏分离中的应用受到限制。

5、本课题以乙醇／水体系的精馏分离为研究对象，对中空纤维膜接触器的分离效果和气液传质性能进行研究。在膜组件的制备过程中，选择最优的膜材料、装填分率并且通过改变膜组件的构型来达到强化传质效果的目的。研究了膜材料的种类对分离效果和传质性能的影响。分别选取三类膜材料：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)及聚砜(Ps)，制作相同装填分率的膜组件进行对比。结果表明：PVDF膜和PP膜的分离效果比较接近且明显优于PS膜2．3倍；PVDF膜在该精馏体系的传质性能方面更优于Ps膜和PP膜；三种膜材料的分离效果和传质性能，都远远优于常规的传统填料，其中PVDF膜更适宜作为乙醇／水体系精馏分离的膜结构填料。研

6、究了三种膜材料在膜精馏中的溶胀作用，对比PVDF、PP、PS一i!塞些三奎兰竺圭兰壁兰圣——一_-———_●-●__l-———————————————P——————————_————--_____●●___-———————一一一膜材料在溶胀前后的膜形态以及外形尺寸的变化，进一步探讨三种膜材料对于本实验体系的适用性。结果表明：三种中空纤维膜的内部孔道和内、外表面结构都发生了一定程度的形变，会对传质和操作稳定性产生一定影响；PS和PⅥ)F膜的溶胀变化率略高于PP膜；综合比较，PVDF膜受溶胀作用影响更小，具有更好的操作稳定性。研究了PVDF中空纤维膜接触器装填分率的差异对分离效果和传质性能产

7、生的影响，并探讨各分传质阻力的相对大小。结果表明：不同装填分率的中空纤维膜接触器，随着装填分率的减小，壳程膜丝分布更加均匀，传质阻力减小，传质性能提高；乙醇／水体系的精馏传质过程为液膜控制，可通过控制液相传质来改善总传质效果：当装填分率一定时，随着气相速度的增加，总传质系数增大，传质性能增强，且其实际值与理论值存在差异。采用缠绕式PVDF中空纤维膜接触器强化精馏传质过程，研究了缠绕角对其分离效果和传质性能的影响，并与平直式膜组件进行