不同吸收劑粘度下孔隙率對膜吸收過程近膜壁面處溶質(zhì)傳質(zhì)行為的影響.pdf

1、膜吸收技術(shù)前期的研究表明，多孔膜孔隙率的不同會造成溶質(zhì)在靠近膜壁面?zhèn)葌髻|(zhì)行為的不同，進而導致傳質(zhì)性能的差異，同時孔隙率對近膜壁面處溶質(zhì)傳質(zhì)行為的影響不僅跟反應動力學、流體動力學等因素有關(guān)，還與體系的物理性質(zhì)密切相關(guān)，在影響膜吸收傳質(zhì)過程的物理性質(zhì)中，流體的粘度因其對流體流動狀態(tài)和溶質(zhì)在液相中的擴散行為都有重要影響，因而在實驗室前期研究基礎上，本文將流體粘度與溶質(zhì)在近膜壁面處的傳質(zhì)行為相結(jié)合，展開實驗和理論研究。
　　 通過向吸收

2、劑中添加不同濃度的羧甲基纖維素鈉來調(diào)節(jié)吸收劑的粘度，分別在非穩(wěn)態(tài)條件和穩(wěn)態(tài)條件下，綜合考察了不同吸收劑粘度下液相流量、吸收劑pH、膜材料、膜孔隙率等因素對膜吸收傳質(zhì)過程的影響，以及各因素之間的相互關(guān)系。實驗結(jié)果表明，隨著吸收劑粘度的增大，溶質(zhì)在液相側(cè)的擴散速率下降，同時液相邊界層厚度也隨之增大，兩者的變化均增大了液相傳質(zhì)阻力，直接導致傳質(zhì)性能有明顯的下降趨勢;在非穩(wěn)態(tài)條件下，溶質(zhì)在法向和切向的擴散阻力隨著吸收劑粘度的增大而增大，擴散速率

3、的減小使得膜表面溶質(zhì)的濃度剖面減小，進而加劇了近膜壁面處溶質(zhì)濃度分布的不均性，導致不同孔隙率膜表現(xiàn)出來的傳質(zhì)效果的差異性隨著吸收劑粘度的增大而增大;在穩(wěn)態(tài)操作條件下，溶質(zhì)在法向的擴散距離受到液相邊界層厚度的影響，會隨著吸收劑粘度的增大而變厚，從而改善了溶質(zhì)在近膜壁面處濃度分布的不均性，尤其是在快傳質(zhì)體系和液相流量較高的條件下，其濃度分布的不均性較嚴重，隨著吸收劑粘度的增大，不均性的改善程度也較明顯，主要表現(xiàn)為孔隙率越高，傳質(zhì)系數(shù)的衰減越

4、明顯。同時，在穩(wěn)態(tài)條件下，用Stokes-Einstein方程描述了溶質(zhì)擴散行為與吸收劑粘度之間的因變關(guān)系，通過改變前期模型中溶質(zhì)的擴散系數(shù)，模擬考察了吸收劑粘度對膜吸收傳質(zhì)過程的影響，并與本研究的實驗數(shù)據(jù)進行了比較，結(jié)果表明未包含體系物性因素在內(nèi)的膜吸收傳質(zhì)模型對傳質(zhì)性能雖然有一定的預測性，但其精確度仍然受到吸收劑粘度對流體動力學等因素影響的限制，因此要建立一個預測性更為精確、應用更為廣泛的膜吸收傳質(zhì)模型，必須要考慮體系物性對傳質(zhì)過程