中空纤维膜萃取器的子通道模型

选用５０％ＴＢＰ（煤油）－－苯酚－－水为实验体系，在三种不同装填因子的中空纤维膜器中进行了膜萃取实验研究，对实验数据和经验公式的偏差进行了深研究，提出了壳程流动的不均匀性，基于壳程子通道模型，对中空纤维膜器的放大效应进行了有益的探讨，经子通道模型修正的计算值与实验值误差均在±２０％以内。     

膜萃取去除水中氯仿的研究

采用煤油－氯仿－水为实验体系,在两种不同型号的的聚丙烯中空纤维膜器中进行了连续逆流膜萃取过程的研究．计算了基于水相的总传质系数Ｋｗ,分析了实测值与计算值之间的偏差．实验结果表明,传质由水相边界层控制,壳程的非理想流动是造成偏差的主要原因．通过计算传质单元高度ｈＨＴＵ及测定萃取前后氯仿水溶液的ＣＯＤ值,证明了中空纤维膜萃取去除水中氯仿的高效性     

中空纤维膜萃取器的传质性能及强化

综述了中空纤维膜萃取器的传质性能及强化的研究现状。详细论述了包括壳程,膜内和管程的传质特性以及膜萃取的传质强化方法。     

利用螺旋管技术提高中空纤维膜传质性能

在对中空纤维膜萃取以及螺旋管技术进行充分调研的基础,选择水－苯酚－30％（质量分数）TBP煤油为实验体系,传质方向为水相到有机相,在内径为1.1mm的直管中空纤维膜和螺旋状中空纤维膜中,研究了管内外流速以及螺旋特征等因素对传质系数的影响,实验结果表明,用螺旋管中空纤维膜可以有效地提高空纤维膜的传质特性,在螺旋内径为6mm,螺距为2cm的时候,总传质系数可以是相同条件下直管传质系数的1－2倍。     

对中空纤维膜接触器空间结构的分析与探讨

介绍了中空纤维膜接触器在气体分离、净化以及精馏结构填料替代等方面研究的最新进展,并结合笔者所进行的实验工作,从膜接触器中体系的流动方式、壳程挡板、纤维膜组器的填充密度等方面详细探讨了中空纤维膜接触器的空间结构对于过程传质和分离效果的影响.分析结果表明,在气液接触分离过程中,为有效提高膜接触分离过程的传质系数,大多数研究采用了平流中的逆流方式;壳程挡板的增设可以促进过程的分离效果,但其作用并非始终随挡板数量的增加而增强;膜组器填充密度对壳程传质的影响明显,且大多数实验结果表明,过程分离的总传质系数随填充密度的增加而减小.     

中空纤维封闭液膜用于乳酸分离

利用中空纤维封闭液膜技术对乳酸的分离进行了研究，采用三烷基胺（７３０１）＋正辛醇＋煤油混合溶剂为萃取剂，以水作为反萃剂，在聚砜中空纤维膜器中进行实验。研究结果表明，在中空纤维封闭液膜技术分离乳酸中，总传质阻力与料液相流速和反萃相流速的１／３次方均呈反比关系。实验研究了鼓泡技术对强化质的影响，在中空纤维膜器壳程中鼓入空气有利于提高传质系数。实验中还讨论了反萃液温度对过程的影响，传质阻力随着操作温度的     

缠绕式中空纤维膜组件强化膜两侧传质过程

对缠绕式中空纤维膜组件强化管程及壳程的传质过程进行了实验研究,比较了缠绕式与平直式中空纤维膜组件的传质性能,并考察缠绕角对缠绕式膜组件传质系数的影响.结果表明:相同雷诺数Re时,缠绕式膜组件的传质系数,无论管程或壳程,均为平直式膜组件的2倍以上;缠绕角对缠绕式膜组件的传质性能有重要影响,缠绕角小于45°膜组件的传质效果优于缠绕角大于45°的膜组件.     

中空纤维封闭液膜技术的传质强化研究

以３０％ＴＢＰ（灶油）为萃取剂，ＮａＯＨ水溶液为反萃剂，对聚砜中空纤维封闭液膜萃取苯酚的传质性能进行了实验研究，并在膜器的壳程鼓入空气以期强化过程传质性能，研究结果表明，在中空封闭液膜萃取过程中总传质系数与料液相流速的１／３次方成正比，因为反应速度很快反萃相的传质阻力可以忽略，在鼓入空气的情况下，总传质系数较无气泡鼓入时明显增大，总传质系数仍与料液相流速的１／３次方成正比，而与反萃相的流速基本无关     

单束中空纤维膜器中膜萃取研究

本文以50%TBP—苯酚—水和50%TBP—醋酸—水为实验体系,在单束中空纤维膜器中研究了膜萃取过程的传质特性,并集中探讨了膜材料浸润性能对传质速率的影响。研究结果表明,疏水膜器适用于相平衡分配系数m>>1的体系,亲水膜器则适用于m<<1的体系。本文提出的单束中空纤维膜器的实验方法用于膜萃取研究简单易行,尤其适用于开发新的膜材料。     

中空纤维膜器中的膜萃取研究

本文以50%TBP(煤油)—HAc—(醋酸)—水和100%TBP—HAc—水为体系在中空纤维膜器中进行了膜萃取的研究。根据实验数据,求取了基于有机相的总传质系数K_0值,并讨论了两相流量的影响。研究结果表明,由于中空纤维提供了很大的传质表面积,其分离效率是显著的。     

浸没式中空膜纤维尺寸的优化模拟

外形尺寸优化是对浸没式中空膜纤维污染控制的重要方面.中空膜纤维轴向上"点通量"分布的不均匀是促进膜污染发展的诱因.以轴向通量分布系数Df为目标函数,通过建立单根浸没式中空纤维的过滤模型,对双端出水的中空膜纤维的外形尺寸进行了优化,数值模拟结果表明:膜纤维内径和长度对轴向通量分布影响最大.针对外径为1.1mm的某定型中空膜纤维,当Df控制在1%～3%,纤维内径为0.6～0.8mm时,相应的最佳膜纤维长度范围为0.66～2.06m.     

膜蒸馏海水淡化用疏水性钇稳定氧化锆中空纤维膜的制备与表征

采用相转化/高温烧结技术方法制备了多孔钇稳定氧化锆(YSZ)中空纤维膜, 中空纤维膜的外径1.92 mm, 壁厚为0.21 mm。SEM分析表明: 纤维膜为典型的三明治结构, 靠近膜内外表面为指状孔, 中间区域为海绵状层。采用阿基米德法测得其孔隙率为54%。用泡点法测得其平均孔径为0.56 μm。通过表面接枝氟硅烷将其亲水性的表面改变为疏水性。真空式膜蒸馏实验表明YSZ中空纤维膜具有优异的盐水淡化性能。当膜的外侧与温度为80℃、浓度为4wt%的循环盐水接触, 膜的内侧用真空泵抽至4×10³ Pa时, 膜的水渗透通量高达48.3 L/(m²•h), 脱盐率大于99.7%。     

用于电镀废水处理的PVDF中空纤维更新液膜性能的评价

采用实验室自制疏水微孔聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件,以2-乙基己基磷酸(D2EHPA)为载体、磺化煤油为溶剂配制成萃取剂、以硫酸为反萃剂,研究了中空纤维更新液膜萃取过程对镍离子的去除效果。考察了油水相比、不同操作模式、液相温度等系统运行条件及中空纤维和膜组件结构参数对镍离子去除率的影响。3h实验结果表明,油水相比为1∶50,废水与萃取剂混合液流经组件管程的操作模式下镍离子去除率达32.1%;增大纤维内径、减小纤维壁厚利于加速传质;优化的组件装填密度为26.9%,去除率达46.2%,增加组件长度也有助于镍离子的去除。     

超声技术结合小波分析在线监测中空纤维膜污染及其可视化研究

采用超声时域反射法和小波分析技术在线监测单根内压式聚醚砜中空纤维微滤膜(ID/OD为0.8 mm/1.2 mm)处理2.4 g/L高岭土污水时的初期污染情况.结果显示:小波谱图能够提供中空纤维膜内部结构和污染过程的清晰2D和3D图片,实现了膜污染在线监测过程的可视化.随着污染的进行,膜通量不断下降,小波谱图上中空纤维膜断面上部和下部的信号持续时间在时间区域内发生了有序移动.小波谱图的这种有序变化与污染物在膜表面的沉积以及污染层的生长有关.SEM观察显示,污染420 min后中空纤维膜内腔下表面形成的污染层比内腔上表面的污染层厚.这与通过小波谱图信号持续时间变化计算得出的污染层厚结果一致.     

短纤维增强复合泡沫弹性性能数值模拟

采用二元模型对短纤维增强复合泡沫(SFRSF)材料进行了简化模拟,考虑了纤维在空间中分布的随机性,并分别采用不同单元类型在不考虑网格匹配的情况下对纤维和基体单独进行网格划分。之后,采用改进的单元嵌入技术(EET)耦合纤维与基体的自由度,并引入杆单元模拟界面相,描述了材料内部纤维与基体的传载机制,从而建立了能反映材料细观结构的有限元数值模型。在此基础上,研究了碳纤维含量和长度以及空心微珠含量和壁厚对SFRSF杨氏模量的影响规律。结果表明,该数值模型对SFRSF杨氏模量的预测与实验值吻合较好。增加碳纤维的含量和纤维长度能够有效提高SFRSF材料的杨氏模量,适当增加空心微珠壁厚一定程度上可以增加其杨氏模量。     

中空纤维膜接触器壳程添加筛网强化传质性能的研究

对中空纤维膜接触器组件壳程中添加筛网强化传质过程进行研究,考察了在不同装填分率、添加不同数目筛网情况下膜组件的流体力学性能及传质性能,并比较传质增幅与压降增幅之间关系.结果表明,添加筛网使壳程流体的非理想湍动减弱,传质性能增强,在研究范围内添加1、2及3个筛网的传质增幅分别达17.6％、33％和44％.添加1、2个筛网时传质增幅高于压降增幅,而添加3个筛网时传质增幅低于压降增幅.     

低模量聚酯纤维/水泥基复合材料抗冲击性能及损伤机制

研究聚酯纤维长径比、掺量对混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、断裂韧性及冲击荷载等力学性能的影响;运用复合材料理论和纤维间距理论对聚酯纤维/混凝土增韧阻裂机制进行研究,结合SEM观察微观形貌分析纤维长径比与掺量对增韧阻裂机制的影响;采用正交试验设计方法及激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)研究冲击高度、试件厚度、长径比及掺量对纤维/混凝土抗冲击性能的影响。结果表明,长径比为300与600的聚酯纤维会降低混凝土抗压强度,低掺量长径比为150的聚酯纤维通过提高混凝土致密程度使混凝土抗压强度有所提升;在抗拉强度方面长径比为150的聚酯纤维主要以缺陷形式存在,长径比为300的聚酯纤维对改善混凝土内部拉结作用最显著,3%(与胶凝材料体积比)掺量聚酯纤维对提高混凝土抗折强度最显著;对于混凝土断裂韧性,长径比为300与600的聚酯纤维/混凝土断裂韧性提高明显,通过SEM微观形貌发现纤维拉结作用产生的微裂纹会提高混凝土耗能能力,从而提高混凝土极限荷载与破坏时中心挠度,长径比为300的聚酯纤维/混凝土抗拉强度变化规律与复合材料理论和纤维间距理论分析结果较吻合;冲击高度为影响冲击荷载大小的主要因素,纤维长径比较纤维掺量影响较大,通过LSCM三维损伤形貌分析得出长径比为150的聚酯纤维对混凝土材料损伤改善效果较显著,同等掺量下长径比为150的聚酯纤维间距较小导致混凝土局部力学性能提高,从而提高混凝土抗冲击性能。      

Simulation Guided Coaxial Electrospinning of Polyvinylidene Fluoride Hollow Fibers with Tailored Piezoelectric Performance

Electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric fibers have high potential applicability in mechanical energy harvesting and self-powered sensing owing to their high electromechanical coupling capabilities. Strategies for tailoring fiber morphology have been the primary focus for realizing enhanced piezoelectric output. However, the relationship between piezoelectric performance and fiber structure remains unclear. This study fabricates PVDF hollow fibers through coaxial electrospinning, whose wall thickness can be tuned by changing the internal solution concentration. Simulation analysis demonstrates an increased effective deformation of the hollow fiber as enlarging inner diameter, resulting in enhanced piezoelectric output, which is in excellent agreement with the experimental results. This study is the first to unravel the influence mechanism of morphology regulation of a PVDF hollow fiber on its piezoelectric performance from both simulation and experimental aspects. The optimal PVDF hollow fiber piezoelectric energy harvester (PEH) delivers a piezoelectric output voltage of 32.6 V, ≈3 times that of the solid PVDF fiber PEH. Furthermore, the electrical output of hollow fiber PEH can be stably stored in secondary energy storage systems to power microelectronics. This study highlights an efficient approach for reconciling the simulation and tailoring the fiber PEH morphology for enhanced performances for future self-powered systems.