微通道内气-液两相传质过程行为及其应用

微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点，具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发，系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展，并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。     

PSf对提高PVDF/PSf/TriO2共混膜抗污染性的作用

采用相转化法制备了PVDF/PSf/TiO2共混膜,重点考察了加入少量PSf对共混膜结构和性能变化的影响,用扫描电镜(SEM)、接触角仪和拉伸强度仪等对膜的形态、亲水性和机械性能等进行表征.结果表明,加入PSf后TiO2在整个膜断面分散更均匀,膜整体亲水性增强,不可逆污染减少.在膜配比PVDF/PSf/TiO2为90/10/3时,共混膜的通量恢复率由64.0%增大至93.2%,膜的抗污染性明显增加.     

多组分气体分离膜组件的数学模拟

建立了空纤维膜组件逆流分离过程的数学模型,采用五阶 Runge-Kutta 法和 Hooke-Jeeves 模式搜索法求解。考察了中空纤维膜的长度、直径及根数对多组分气体渗透性能的影响。模拟结果表明,在相同的原料气流量及操作条件下,随膜长度、直径及根数的增加,渗透气流量和 CO_2脱除率增大,而渗透侧 CO_2含量降低;膜管内压降随膜长度和直径的增加而增大,随膜根数的增加而减小。在相同的膜总渗透面积下,可以通过改变膜组件参数调节膜的渗透分离性能。     

低温催化水解二硫化碳的研究

以活性炭为载体,浸渍法制备水解催化剂。通过正交实验设计和极差分析,确定催化剂活性组分,并优化其组成为Ce5%K2CO314%。极差分析表明水解活性金属种类和碱含量对二硫化碳水解转化率影响显著。二硫化碳水解为一串联过程,其中二硫化碳水解生成硫氧碳为整个水解的控制步骤。研究了操作条件对水解二硫化碳的影响。在反应温度130℃、空速21700h-1、相对湿度1 6%、入口二硫化碳浓度160mgS/m3条件下,水解转化率可达91%。     

改性活性炭低温催化氧化脱除H_2S的研究

经过Ｎａ＿２ＣＯ＿３改性后的活性炭可以在常温下有效地脱除Ｈ＿２Ｓ，其硫容量可达４０％以上。提高温度可以提高脱硫速度；而降低反应温度和颗粒大小，增加气体湿度可以提高脱硫剂的硫容量。该脱硫过程所需的氧硫浓度比应大于３。     

T形微通道中互不相溶两相流数值模拟

采用摄动有限体积（PFV）算法和水平集（level set）技术对T形微通道内互不相溶两相流动进行了数值模拟研究。考察了两相界面张力和微通道壁面润湿性对流动的影响,精确地捕捉到了油水两相流动的界面。对一些典型的T形微通道油水两相流动进行了数值计算,模拟结果和实验结果吻合较好。分析总结出了微通道内两相流动过程中的一些基本规律,为微通道内的液液两相流动实验设计和工业应用提供了新的数值预测手段。     

α-纤维素膜气体分离性能

制备了α-纤维素膜并对其气体分离性能进行了研究.测定了水溶胀下，CO₂、H₂、CH₄、N₂、O₂等气体在α-纤维素膜内的气体渗透速率.通过比较研究醋酸纤维素膜、苯甲酰化纤维素膜和聚砜膜在干态和湿态下的气体渗透性能，揭示了水对α-纤维素膜气体渗透性能的作用规律.     

微化工技术

微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的一门新的学科，它着重研究时空特征尺度在数百微米和数百毫秒以内的微型设备和并行分布系统中的过程特征和规律.微化工系统通常包括了微热系统、微反应系统、微分离系统和微分析系统.微型设备的面积体积比很大，表面作用增强，传递作用比在常规尺度的设备中提高了2～3个数量级.本文就微化工技术的发展历史、基本特征、研究内容以及发展方向做一简单的介绍.     

微通道内气-液传质研究

以CO₂-H₂O为模型体系，实验考察了当量直径为667 μm的单通道和16个并行通道内的气-液传质行为.实验发现，液体表观速度增加，单通道内液侧体积传质系数明显提高;同一液体表观速度下，液侧体积传质系数随气体表观速度增加而增加;在实验数据基础上关联了液侧体积传质系数与气-液两相流参数间的关系.微通道内的液侧体积传质系数较常规尺度气-液接触设备至少高1～2个数量级.并讨论了并行微通道内气-液两相流分配特性对整体传质性能的影响，表明合理设计气、液流动分布结构，可保证微通道内优异的传质特性.     

声化学微反应器——超声和微反应器协同强化

微反应器和声化学技术都是化工过程强化的重要手段,但都有优缺点。阐释了“声化学微反应器”的理念--微反应器和声化学技术相互集成,利用超声强化微通道内的混合、传质和预防堵塞等,同样借助微反应器实现声场和气泡场的有效调控并解决声空化过程的放大难题,实现协调强化的目的。同时,深入剖析了声化学微反应器内的声空化行为、声场和气泡场调控规律,以及多相流动体系中的混合与传质强化机制。最后展望了该领域的发展方向,并指出超声空化过程中表界面时空尺度现象和理论是实现并优化超声强化的基础。