探索膜污染层分析及膜过程传质强化

《探索膜污染层分析及膜过程传质强化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学博士学位论文膜污染层分析及膜过程传质强化姓名：伍艳辉申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：王世昌1999.6.1天津大学博士学位论文摘要摘要(膜分离技术是一种新型的化工分离技术，它具有多方面的优点。但膜过程中出现的浓差极化和膜污染现象在某些方面限制了它的应用和发展。因此，研究浓差极化和膜污染的机理，进而改善膜过程的传递性能具有重要的理论和实际意义。本文利用先进测试手段深入探讨了膜污染的微观机制，并对强化膜通量的多种方法进行了研究。首次采用x射线光电子能谱(xvs)技术分析了牛血清白蛋白(BSA)在聚砜膜面的静态吸附，并将xPS技术与电子扫描显微镜技术相结合，对超滤前后的膜进行了测试

2、和分析。结果表明，BSA在聚砜膜面的吸附量远高于葡聚糖(Dcxtran)的吸附量：通过对S元素的XPS谱线解叠分析，发现BSA在聚砜膜面的吸附为伴随有电子转移发生的化学吸附，而Dcxtran在膜面仅为物理沉积。从基本的对流扩散方程出发，建立了描述膜过程渗透通量随时间变化的数学模型。模型中针对Dcxtran和BSA的不同污染性质，对BSA溶液考虑了膜面吸附对阻力的增加，而对Dcxtran溶液忽略吸附。并用预测．校正两步有限差分法对模型进行求解。模型计算结果与实验数据的比较表明该模型能良好地指导超滤过程。)、乏本文还提出和研究了中空纤维膜流动诱发振动及液体阻尼现象，通过对纤、———>维及其内部流体

3、的受力分析，建立了中空纤维膜流体流动诱发振动方程。理论预测并用实验证实了流动诱发振动能减轻浓差极化。在本实验条件下，流动诱发振动能使渗透通量提高5-10％。对工业上中空纤维组件的设计和操作提出了指导意见，即在中空纤维组件中纤维不宜过密排列，应尽量避免互相交错缠绕，操作中，组件的设计与安装应有利于渗透液排空，以利于产生流动诱发振动。设计制作了螺旋式中空纤维组件，实验表明其渗透通量能有较大提高，但同时阻力也会随之增加；考察了螺旋进料管对组件内流体流动与分离性能的影响，并考察和估计了螺旋管内不稳定性流动的持续距离，当不稳定性持续距离达到一定长度时，即能在一定程度上减轻浓差极化，提高渗透通量。因此实际

4、应用中，设置螺旋进料管，并适当减小组件长度，将有利于膜的透过能力的有天律大学博‘}二学位论文摘要效发挥。实验研究了气液两相流操作对膜过程渗透通量的影响。佑果表明气液两相流操作能有效提高膜渗透通量，通量提高率随操作压力、原料液浓度以及气体流速的升高而增大：并用XPS和电镜技术观察了在两相流状态下超滤后的膜面，发现两相流操作对膜面吸附也有所减轻，尤其是BSA在膜面的吸附量降低较多。)～‘、～在实验的基础上，分析了中空纤维内两相流的流型，并讨论了不同流型下两相流促进传质的机理，首次考虑了气体引入对液体透过膜阻力的降低作用，理论分析表明膜外和膜内阻力的降低与操作压力、原料液浓度及气体流速有关．并用实验

5、数据进行多元线性回归得到阻力降低率与上述三个参量的关系。(这些结果对组件设计和工业应用都将带来深刻的革新性影响≥。关键词：浓差极化膜污染x射线光电子能谱流动诱发振动流动不稳定性两相流操作n灭津大学博士学位论文摘要AbstractAsanovelandeffectiveseparationtechnique，membraneprocesshasmanyadvantages．Howeverconcentrationpolarizationandmembranefoulingintheprocessseverallylimititsapplicationanddevelopment．Therefor

6、etoinvestigatethemechanismofthemandtoimprovethemasstransferinthemembraneprocessareveryimportantinpractice．Inthiswork，theadvancedsurfaceanalysistechnique-Xrayphotoelectronspectrumwasemployed，forthefirsttime，tOstudythestaticadsorptionofBSAonthePSmembrane．Thenwetestedthemembranebeforeandafterultrafiltr

7、afionbyusingXPScombinedwithSEM．TheresultindicatesthattheadsorptionratioofBSAismuchhigherthanthatofDextran．Accordingtotheanalysisofthefittingspectrumofsulfur,wefirstlydiscoveredthatchemadsorptionofBSAo