中空纤维透析膜的模拟传质实验与理论模型分析

根据质量守恒定律和双膜理论建立了一个中空纤维透析膜理论传质模型,使用中小分子代表物质对三种常用膜材料进行模拟实验测试,并使用该传质模型计算总传质系数和纤维膜的扩散系数,分析纤维膜传质性能与纤维膜材料/结构特性之间的相互关系,为中空纤维膜制备过程中的材料选择、结构优化设计等提出了参考性建议.     

聚酰亚胺中空纤维膜研究进展

论述了聚酰亚胺中空纤维膜制备的新方法,介绍了用于制备中空纤维膜的新型聚酰亚胺膜材料的开发,综述了聚酰亚胺中空纤维膜在气体分离和渗透汽化膜过程中的应用。     

乳状液膜法提取制革废水中Cr3+的传质模型研究

采用改进的渐进前沿模型研究以对叔丁基杯[4]芳烃乙酸(简称为B[4])为载体提取制革废水中Cr3 的传质过程,在渐进前沿模型的基础上通过对传质阻力的假设得到了3个方程组;通过实验求得相应的模型参数;用Matlab软件求解模型方程,结果表明,在该传质过程中,阻力主要为膜外相边界层传质阻力、膜相传质阻力、膜破损阻力,且膜外相边界层传质阻力起控制作用.     

聚苯并咪唑(PBI)渗透汽化膜的研究进展

聚苯并咪唑(PBI,polybenzimidazole)是一种高性能芳香族聚合物材料.由于具有突出的耐化学性、热稳定性和机械性能,以及良好的亲水性和可纺性,PBI成为一种很有前途的渗透汽化分离膜材料.本文综述用于渗透汽化的PBI分离膜的研究进展,扼要介绍PBI渗透汽化膜几种不同的形态,包括致密平板膜、单层中空纤维膜、双层中空纤维膜以及混合基质膜,并对不同形态的PBI膜进行对比;同时也阐述分析了交联、表面改性、共混、填充等多种改性方法以及其对膜分离性能的影响.基于上述讨论,本文最后对PBI渗透汽化膜的发展方向和研究前景进行了总结.     

中空纤维膜无泡供氧过程的传质性能研究

使用中空纤维膜向液相系统中供氧时，无肉眼可见的气泡产生．与传统的泡式供氧相比，这种新颖的膜式无泡供氧具有传氧效率高、无泡沫产生和能耗低等优点，特别适宜应用于发酵、活性污泥废水处理和动物细胞培养等生物反应和人工控制的生命过程中．本文对中空纤维膜无泡供氧过程的传质机理、传质阻力、传质方程和影响传质系数的操作参数等传质性能进行深入探讨，并提出了“边界层压缩”模型，以解释在无泡供养中传质系数随压力变化的原因．     

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     

陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜的制备及表征

在多孔陶瓷中空纤维支撑体表面用浸渍提拉法制备了致密、无缺陷的有机分离层,其中有机分离层是以马来酸酐交联的对水具有分离选择性的壳聚糖(CS)-聚乙烯醇(PVA)共混复合材料.采用扫描电子显微镜、溶胀度分析与渗透汽化性能测试等手段,系统地考察了支撑体孔径和不同CS和PVA共混比例对膜性能的影响.同时研究了进料液水含量和操作温度对乙酸乙酯脱水渗透汽化性能的影响.实验结果表明,该复合膜在乙酸乙酯渗透汽化脱水过程中表现出优异的分离性能,在操作温度50℃,料液水质量分数为3％时,CS共混比(质量分数)为60％的PVA-CS共混复合膜的渗透通量高达1 195 g/(m2·h),对水的分离因子大于10 000.所制备的陶瓷中空纤维担载有机共混渗透汽化脱水膜将具备良好的商业应用前景.     

浸没式中空纤维膜过滤点通量分布数学模拟

本文根据质量和动量守恒原理,考虑纤维膜径向跨膜流动对流动阻力影响,构建出基于完全质量和动力守恒的中空纤维膜过滤点通量分布流体力学数学模型,并应用该模型研究了操作通量和纤维膜外形结构(内外径、长度、固有阻力)对局部过滤行为影响规律.结果发现,中空纤维膜在一定操作条件下存在一个有效工作长度或区域.并且,点通量分布不均匀程度随着纤维膜长度、操作通量和膜固有阻力的增加而增加,但随纤维膜内径减小而增加.     

超滤过程中浸没式中空纤维膜组件的数学模拟优化研究

基于中空纤维膜轴向不均污染理论,运用响应曲面法建立了浸没式中空纤维超滤膜组件不同通量状态下,膜组件过滤过程中的膜阻力关于时间、空间的动态数学模型,对建立的模型进行了显著性分析及实验验证,并对中空纤维膜组件进行了数学优化.通过验证实验发现,发现实测数据与膜阻力动态数学模型计算值基本一致.通过对数学模型分析发现:在次临界通量状态下,膜丝长度及运行时间均存在最佳值;在临界和超临界状态下,膜阻力及运行时间与膜丝长度成正比.     

基于MATLAB图像处理的中空纤维膜截面尺寸的测量

提出了一种基于MATLAB数字图像处理技术的中空纤维膜截面结构尺寸的测量方法.通过对中空纤维膜截面图像进行灰度图像转换、对比度扩展变换、中值滤波、二值化等函数转换预处理,得到适用于边缘检测的图像.经Canny检测算子实现图像分割与边缘检测,最终实现膜截面几何尺寸的数理统计测量.该方法不仅解决了目视测距法无法准确测量的中空纤维膜不规则截面尺寸的难题,还降低了检测结果对图像清晰程度的依懒性.     

溶胀对中空纤维膜萃取器传质性能的影响

由于溶剂对中空纤维膜的溶胀，使得溶胀对传质性能产生一定的影响。以３％ＴＢＰ（煤油）－苯酚－水为实验体系，在聚砜中空纤维膜器中系统地研究了溶胀性对总传质系数、中空纤维膜厚度、内径以及壳程流动状况的影响。结果表明，中空纤维膜在溶剂作用下发生溶胀后其膜厚度和内径并未发生明显的变化，而中容纤维膜的长度会因此增大。由于溶胀的影响，造成中空纤维膜器壳程溶剂的流动偏离柱塞流模型，从而使计算值与实测值有一定偏差。     

果胶超滤纯化过程传质模型和动力学分析

研究了果胶提取液超滤膜分离处理过程传质特征,建立了渗透通量、膜面浓度与压差的传质模型,并对膜阻力和浓差极化阻力进行了定量描述;同时对超滤过程的动力学进行了分析.     

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.     

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。     

化机浆混合废水超滤传质特性

研究了化机浆混合废水超滤膜分离处理过程传质特征,建立了渗透流量,膜面浓度与压差的传质模型,并对膜阻力和浓度差极化阻力进行了定量描述。     

膜接触器除氧实验研究及其传质分析

采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件作为膜接触器,主要考察了水流量、真空度以及水温对水中溶解氧的去除效率友其传质性能的影响,同时考察了膜接触器长期运存后引起的膜污染问题并对此时的污染膜阻力及总传质阻力做了定量的计算.实验结果表明,在适当的操作条件下,膜接触器能得到较理想的除氧效果.除氧效率和膜传质系数变化规律具有良好的对应关系.     

混合气中C6H6的膜气体吸收分离过程

以疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(n-Formyl morpholine,NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜气体吸收技术分离混合气中苯的传质过程,考察了各操作参数对传质过程的影响,建立传质阻力模型,对模型预测值与实验值进行了对比.结果表明:提高气液相流量及浓度、吸收剂浓度,降低吸收液负载有利于提高传质通量.传质过程受液膜控制;在实验条件下,模型预测值与实验值符合较好,最大误差为20.2%,平均误差为9.2%.     

双相中空纤维膜的氧渗透模拟计算研究

采用相转化/烧结技术制备了致密的Bi_1.5Y_0.3Sm_0.2O₃-La_0.8Sr_0.2MnO_3–d双相复合陶瓷中空纤维膜. 所得的中空纤维膜具有非对称结构, 靠近膜管内表面部分是指状孔结构, 而靠近膜管外表面则是非常致密的结构. 中空纤维膜的内部尾端的氧气含量与膜管内外的氧分压、纤维膜的长度等有很大的关系. 由于随着氧气的渗透, 膜管内的氧分压沿轴向是增大的, 可以将膜管均分为n段, 采用活塞式流动模型结合Wagner氧渗透理论对双相复合中空纤维膜的氧渗透过程进行了模拟, 模拟结果和实测的相符合, 对于估算膜组件的氧气生产能力具有很好的指导意义.     

PDMS/PES中空纤维渗透汽化复合膜的制备

用干湿相转化法制备聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜,用不同的涂膜方式将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液涂在经乙醇和正己烷处理过的PES中空纤维底膜的外表面或内表面,制备PDMs/PES中空纤维复合膜,在渗透物侧压力133.33 Pa,通过5%的乙醇-水溶液考察底膜后处理、涂膜方式等因素对膜渗透汽化性能的影响.     

真空度对膜法溶解氧解吸过程传质性能的影响

采用中空纤维膜组件对水中溶解氧脱除进行了实验研究,测定了不同操作条件下溶解氧浓度随时间的变化关系,重点考察了真空度对中空纤维膜组件传质系数的影响,并获得了传质准数关联式.研究结果表明,系统真空度对水中溶解氧的传递过程有重要影响,且真空度越高,溶解氧脱除效果越明显,传质系数越大,并进一步影响传质准数关联式.