膜吸收近膜壁面处的传质行为及其传质强化手段研究

中空纤维膜吸收技术是脱除CO2等温室气体较有前途的方法之一。前期研究发现，在中空纤维膜吸收技术的模型化研究中，忽视膜结构参数对传质的影响，是造成模型偏差大的关键因素之一。本项目将通过实验和理论研究，对近膜壁面处的溶质浓度分布进行模拟分析，建立包含体系物性、化学反应特性、流动状况以及膜结构参数的膜吸收过程的传质模型，并在此基础上探讨该过程的传质机理。. 模型化研究中，用Gz数来表征膜吸收过程的两相流动特性与溶质扩散系数的关系，用Ha数或化学反应增强因子E来表征体系的反应特性与传递性质的关系，用膜的孔间距与膜孔径的比值来表征膜结构参数的影响，关联膜吸收过程的传质模型，与实验值和文献值进行比较，建立一个适用范围广、预测准确性好的传质模型。并基于此探讨膜吸收过程中的传质强化手段，采用加入第三相的方式强化传质过程，系统深入研究各因素对强化过程的影响，以期推动该技术的工业化应用。

中空纤维膜吸收技术是脱除CO2等温室气体较有前途的方法之一。大多数研究者建立的传质模型差异较大，应用受到很大的制约，忽视虑膜结构对传质的影响是主要原因之一。.本研究从膜结构对近膜壁面传质行为的影响出发，考察了膜结构参数、两相流速、吸收剂粘度及吸收剂pH对膜吸收传质的影响及相互作用，并建立了中空纤维膜吸收传质模型，证明近膜壁面溶质浓度分布是膜结构参数影响膜吸收传质的本质。利用因次分析法，关联大量实验数据，拟合得到了较通用的传质关联式。.利用固体粒子在近膜壁面处的扰动，增大边界层内的溶质的混合程度，改善膜壁面处溶质的浓度分布情况。考察了固体粒子种类、固含率、液相流速、吸收剂pH、膜孔隙率等因素对强化作用的影响，实验结果表明固相粒子的加入可以使传质系数提高40%以上。本研究实验条件下，固含率范围在1.0-1.5kg/m3时得到了最大的传质系数与增强因子。