多孔介质柱消泡器的开发和性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文多孔介质柱消泡器的开发和性能研究论文作者：康淑芳学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：生物化工指导教师：吴兆亮职称：教授资助基金项目：河北省重点基础研究项目(No.16964002D)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBiochemicalEngineeringDEVELOPMENTOFAFOAMBREAKERWITHPOROUSMEDIUMCYLINDERANDSTUDYONITSD

2、EFOAMINGPERFORMANCEByKangShufangSupervisor:Prof.WuZhaoliangMay2016ThisworkwasfinanciallysupportedbyKeyBasicResearchProgramofHebei,ChinaunderGrantNo.16964002D.河北工业大学硕士学位论文摘要目前的主要消泡方法是化学消泡法和物理消泡法，而物理消泡方法因无污染的特点而受到许多研究者的关注，并且大量的文献报道了各种新型的消泡器，但这些消泡器的缺点是能耗大和消泡效率低。为了进一步减少物理消泡方法的能

3、耗并同时提高消泡效率，本文开发了多孔介质柱消泡器，以十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和大豆乳清蛋白（WSP）为模拟体系，对多孔介质的消泡机理和此消泡器的消泡性能进行研究，在此基础上建立消泡模型并预测消泡效率，根据实验数据验证模型的准确性。结果表明多孔介质（聚氨酯海绵）不会吸附表面活性剂分子，并且多孔介质的毛细作用相对于泡沫间的毛细作用很小，而毛细作用和粗糙性对泡沫间隙液产生的粘附、剪切和犁沟作用是主要消泡原因，这三个作用相互联系，形成一个完整的消泡机制。随着多孔介质孔径的减小和多孔介质柱个数的增加，消泡器的消泡效率增

4、加，而随着表面活性剂的浓度和气体体积流量的增加，消泡器的消泡效率减小。在相同的实验条件下，CTAB的消泡效率明显低于SDS和WSP，因为CTAB分子的亲水性差使其形成泡沫的持液率低且半衰期长。在理论和实验的基础上，建立消泡器的消泡模型，结果表明当消泡效率在大于90%，模型预测值与实验值的相对误差小于10.0%，当消泡效率小于90%时，模型预测值与实验值的相对误差在30%之内。当气体体积流量为200mL/min、SDS和CTAB的浓度为0.6g/L、WSP的浓度为2.0g/L、多孔介质的孔径和密度为0.23±0.05mm和55.0±0.2kg/

5、m3、多孔介质柱个数为4，SDS、CTAB和WSP的消泡效率分别为100.0%、65.3%和100.0%。而在相同的操作条件下，折叶桨式搅拌式消泡器在300rad/min转速下的消泡效率远低于多孔介质柱消泡器，因此多孔介质柱消泡器在降低能耗的同时有效提高了消泡效率，是一种很有应用价值的消泡器。关键词：多孔介质多孔介质柱消泡器泡沫分离消泡效率I多孔介质柱消泡器的开发和性能研究ABSTRACTAtpresent,thecommondefoamingmethodsaredividedintotwotypes:chemicalandphysical.

6、Physicalmethodisconcernedforitscleancharacteristicbyresearchers.Thesenewfoambreakerswithdisadvantagesofhighenergyconsumptionandlowdefoamingefficiencywerereported.Fordecreasingfurtherenergyconsumptionandimprovingthedefoamingefficiencyofphysicaldefoamingmethod,anewfoambreaker

7、withporousmediumcylinderswasdeveloped.Sodiumdodecylsulfate(SDS),andcetyltrimethylammoniumbromide(CTAB)andwheysoyprotein(WSP)wereusedasthemodelsystemforevaluatingtheperformancesandexplainingthemechanismofthefoambreaker.Basedontheaboveresearches,adefoamingmodelwasestablishedt

8、opredictthedefoamingefficiencyandwasverifiedbytheexperimentaldata.Theresultsshowth