水蒸气在高分子膜中的透过行为与气体膜法脱湿

在气体膜分离中,水蒸气的分离过程比其它非凝聚性气体更复杂,因为水分子可以通过氢键和聚合物链节中极性基团发生作用,使聚合物被溶胀、塑化;水分子自身可通过分子间氢键聚集成簇,这些因素导致了水分子在膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律.水蒸气在极性高分子膜中较高的渗透能力会在膜的下游侧产生浓差极化现象,消除浓差极化现象才能使水蒸气透过正常进行.膜材料的选择要权衡亲水性和疏水性,共混和嵌段共聚是解决这一矛盾的有效手段.水蒸气在高分子膜中的较高透过能力使其用于气体膜法脱湿成为可能.现以压缩空气膜法脱湿为例,介绍了影响膜法脱湿效率的主要因素,也介绍了气体膜法脱湿的其它应用领域.     

压缩空气脱湿用大型膜组件在长春通过中试鉴定

压缩空气是工业生产中应用最广泛的气体 ,在使用前必须脱掉所含湿气 (水蒸气 ) ,传统的方法是采用冷冻式干燥机或分子筛吸附式干燥机 .与传统方法相比 ,膜分离方法脱湿具有高效、节能、无污染、设备简单、操作方便、免维护、寿命长等优点 ,一些发达国家已经采用先进的膜分离脱湿技术 ,但我国的膜法脱湿产品一直处于空白 .中国科学院长春应用化学研究所研制成功压缩空气脱湿用大型中空纤维膜组件 ,2 0 0 2年 12月 11日在长春通过了由中国科学院长春分院组织的中试成果鉴定 .鉴定会由孙家钟院士主持 ,与会专家对该项成果给予很高评价 ,认为该…     

膜分离法空气净化的应用与研究进展

气体膜分离技术已经成为空气净化的重要技术之一。文章全面综述了近年来的膜法空气净化技术的应用及研究进展,介绍了用于空气净化的分离膜及膜分离工艺,展望了膜法空气净化技术的发展趋势。指出,由于膜分离空气净化工艺具有连续操作、低能耗和高效等优点,有望替代或部分替代传统空气的颗粒物分离、脱湿及脱二氧化碳过程。     

天然气膜法脱碳过程中节流降温行为的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺(PI)中空纤维膜组件，通过气体节流渗透降温实验装置，系统考察了天然气中主要气体组分、膜渗透速率、组件填充率、操作压力以及放空比等参数对于膜法脱碳过程中气体节流渗透降温规律的影响.实验结果表明，CO₂气体表现出最为显著的节流渗透降温现象；膜渗透速率、组件填充率、操作压力等参数的提高会加剧组件内CO₂气体节流渗透降温程度，即降温速率变快且降温程度更严重；操作压力为1.5 MPa、进气温度为24.0℃时，膜组件内产生近20℃温降；放空比的提高在一定程度上有利于缓解组件内的温降现象.这些结果揭示了相关参数对膜组件内CO₂节流渗透降温行为规律性的影响，为天然气膜法脱碳过程中CO₂节流渗透降温行为的预判提供了科学有效的理论依据.     

压缩空气脱湿和乙醇气相脱水的集成膜过程研究

采用聚酰亚胺中空纤维膜以气流吹扫操作方式进行乙醇气相脱水研究 ,干燥的吹扫气流由压缩空气膜法脱湿组件提供 ,此两过程构成了集成膜过程 ;讨论了膜材料改性、吹扫气流的湿度和流速、操作温度等条件对乙醇脱水效率的影响 .     

以新型聚合物聚醚砜酮为前驱体膜材料制作的平板膜的实验过程分析

气体分离膜以其低能耗,投资小,设备简单,模块化等特点,在许多领域得到应用,如氢气的回收、富氧助燃、富氮、天然气脱湿、有机蒸汽分离。膜法分离气体是分离科学中发展最快的分支之一。     

分离膜在膜液体除湿中的应用进展

由于人们对室内舒适性的要求不断提高,空气除湿技术得到了迅速发展,膜液体除湿因解决了传统液体除湿夹带液滴的问题,近年来得到了广泛的研究与应用。该技术耦合了膜分离技术的选择性与液体除湿的高吸收性,通过选择性透过膜将高湿气体与液体干燥剂隔离开,水蒸气分子在膜两侧水蒸气分压力差的驱动下透过分离膜完成气体的除湿过程。目前,人们对膜液体除湿器中分离膜的膜材料及膜组件进行了大量的研究工作。膜液体除湿器中的膜为气液分离膜,其按材质可分为有机膜、无机膜以及有机-无机复合膜,目前应用在除湿器中的多为有机高分子聚合物膜;而按形态结构可分为微孔膜、致密膜以及复合膜。微孔膜膜孔的润湿现象限制了其应用,因此研究人员对其进行了疏水改性研究。而致密膜则完全避免了这个问题,目前研究者提出了一种吸收器单元思想,为致密膜的下一步研究提供了思路。复合膜性价比比前两种膜结构更高,因此近年来研究人员开发了多种复合膜以用于空气除湿。此外,除湿分离膜可被制成平板式或中空纤维膜式,并分别形成平板膜组件与中空纤维膜组件,为了揭示膜组件内的热湿传递规律,研究人员对两种膜组件内的流体流动方式、共轭传热传质机理、组件结构进行了大量研究,这对膜液体除湿技术的推广及发展具有重要的意义。本文概述了分离膜在膜液体除湿器中的最新研究进展,首先介绍了膜液体除湿器的工作原理,然后归纳总结了分离膜材料在除湿器中的分类及应用,重点介绍了不同形态结构的除湿膜材料,对其性能影响因素及研究进展展开了叙述,接着结合国内外的研究对除湿器中不同分离膜组件的传热传质研究及结构特点进行了概述,最后就分离膜在膜液体除湿技术中的未来研究方向进行了展望。     

缩甲醛度对汽态／液态水在PVA均质膜中的吸附／溶解行为的影响

研究了水蒸气和水在不同缩甲醛度的PVA均质膜中的动态吸附（溶解）行为,结果表明对水蒸气／PVA均质膜体系,随缩醛度增大,水蒸气的扩散速度减小,溶解度也减小,脱附速度变化不明显;而对水／PVA均质膜体系,缩醛后,水的扩散速度增大,溶解度随温度和缩醛度增大而减小。     

脂质-CMC可食性复合膜阻湿性能的影响因素研究

利用羧甲基纤维素(CMC)为主要成膜材料,添加脂类物质及增塑剂,研究了脂质-CMC可食性复合膜阻湿性能的影响因素。影响膜的阻湿性能的因素依次为:蜂蜡CMC硬脂酸PEG400水/乙醇体积比。随着蜂蜡、硬脂酸含量的增加,可食性膜的水蒸气透过率下降,且2种添加剂均会降低膜的机械性能和阻油性,提高其阻氧性;随着CMC、乙醇、PEG400的含量的增加,膜的水蒸气透过率先下降后上升。结果表明具有较好阻湿性能包装膜的最佳配比为:水/乙醇体积比为95∶5,硬脂酸质量浓度为0.02g/mL,PEG400质量分数为1.5%,蜂蜡质量浓度为0.004g/mL,CMC质量质量浓度为0.03g/mL。     

膜蒸馏过程探讨

讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性.提出水膜阻力概念,认为疏水膜材料结构的优化与膜蒸馏工艺有关.提出鼓泡膜蒸馏方法,在热流体中鼓入空气气泡,由气液两相流效应来强化热流体的扰动.提出透气膜蒸馏方法,通过气体的吹扫夹带作用,使膜孔内水蒸气的传质由低效的扩散转为高效的对流机理.提出曝气膜蒸发方法,利用不同温度的空气吸湿原理进行膜曝气.将膜蒸馏过程与化学除硬度、超滤耦合,可除去结垢性钙镁离子;将膜蒸馏过程与气浮絮凝过程耦合,可除去有机污染物,实现高倍率浓缩.提出多效膜蒸馏方法,膜组件兼有蒸发与换热功能,使膜蒸馏过程中的水蒸气冷凝与原水加热过程耦合,可以实现低成本的膜蒸馏过程.     

涂覆MIL-101(Cr)干燥剂的翅片管换热器的实验研究

干燥剂涂层换热器(DCHE)是一种新开发的翅片管表面带有干燥剂涂层的换热器,它可以同时处理潜热和显热.为了获得更高的性能,高孔隙度的金属有机框架(MOF)被引入到设计中.本文通过水浴法成功合成MIL-101(Cr)材料,并对材料进行X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、水蒸气吸脱附曲线、电镜扫描等系列物理表征.制作...     

多级矩阵结构冷却除湿器的除湿性能研究

为了降低空分系统压缩机功耗,提高压缩机运行可靠性,本文提出一种用于压缩机进气除湿的多级矩阵结构的冷却除湿器,并搭建了多级冷却除湿实验台,测试了除湿器的除湿性能。实验结果表明,在进口空气含湿量和温度固定为11.7 g/(kg干空气)和24.4 ℃时,当空气质量流量由0.48 kg/s增至0.78 kg/s,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至7.7 g/(kg干空气);在进口空气质量流量和温度固定为0.53 kg/s和25.2 ℃时,当冷却水温度由6.9 ℃升至11.9 ℃,空气出口含湿量由7.1 g/(kg干空气)增至9.4 g/(kg干空气)。同时,建立了除湿器内部传热传质过程的稳态数值模型,将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,该模型对于除湿器出口空气含湿量和温度的平均误差分别为8.6%和2.1%,显示出较好的可靠性。进一步模拟研究了多级矩阵结构与单级叉流结构冷却除湿器的除湿性能,发现采用多级结构可以有效提高除湿效率,在进口空气流量和冷却水质量流量分别为0.53 kg/s和0.3 kg/s时,多级结构的除湿量可以提高4.3%,除湿效率可以提高2.5%;通过增加填料模块的长度,可以提高除湿效率。当长方体填料模块体积固定为0.054 m3,模块长度由0.14 m增至0.28 m时,传质系数可由4.3 g/(m2?s)增至6.5 g/(m2?s),除湿效率由66.4%升至79.2%。     

CaCl2和LiBr混合盐溶液除湿性能实验研究

为降低溶液除湿系统的生产成本及运行能耗,本文针对基于新型混合盐溶液的溶液除湿设备进行实验研究,构建溶液除湿系统及测试平台,以溴化锂（LiBr）和氯化钙（CaCl2）为混合盐溶液工作介质,对溶液除湿系统除湿模块进出口空气参数、再生模块进出口空气参数、系统功耗等进行测试,分析其除湿能力、制冷能力和除湿性能系数。根据混合盐溶液的初投资及工作性能,以溶液除湿系统全寿命周期的总费用作为衡量溶液综合性价比的指标,进行对比计算,结果表明：采用3:1的LiBr和CaCl2混合盐溶液除湿系统的综合性价比最高,总费用最高可降低14.5%。     

透湿膜的透湿机理与膜的研究概况

基于透湿膜的空气除湿是一种比较新颖的空气除湿方法。本文介绍了各种膜在空气除湿领域的应用情况，结合对膜制备工艺的简要介绍，侧重对原除湿原理，亲水性的高分子纤维素膜，凝胶膜和分子筛无机膜在空气除湿领域的研究和进展进行了分析。     

电子封装塑封材料中水的形态

利用实验和Fick扩散方程模拟塑封材料对水的吸收过程，得到水汽在塑封材料中的扩展系数和饱和浓度，塑封材料中的水分子存在于高分子链围成的微孔洞中，并与高分子聚合物以氢键相连。当塑封材料中水汽浓度达到饱和时，在水分子进入的有效体积内，水汽的密度为标准状态下水蒸气密度的100倍，为液态水密度的8％，这表明在塑封材料中水分子以一种特殊的液态水形态存在。在一定的水汽浓度下，在界面处的微孔洞中水气液两相共存，在两相共存的微孔洞中由于水分子争夺高分子的氢健使高分子与芯片表面的二氧化硅层的结合减弱，逐步扩展形成可以观察到的分层。     

低含湿量冰蓄冷系统的核心过程研究

冰蓄冷技术是一种有潜力的节能技术,流态冰是实现冰蓄冷的良好选择。利用低含湿量制取流态冰的冰蓄冷系统可以克服现有流态冰制取方法的缺点。系统通过溶液除湿循环降低水蒸气分压力,水滴在此环境中持续蒸发至过冷状态,之后使用传统过冷水法的解冷器获取流态冰。溶液除湿过程与水滴蒸发过冷过程是系统的两个重要组成部分,经过对两个过程的实验研究,结果验证了新系统的可行性并揭示了进一步优化的方法;同时,实验中得到了冰晶颗粒,这也显示了系统的应用前景。     

半导体制冷与固体除湿结合装置的性能探究

半导体制冷（又称热电制冷）因为降温迅速、易于控制等优点,广泛应用在工业生产、日常生活等方面。而热端散热效果成为制约半导体制冷效率的主要因素。半导体制冷在空气除湿领域的应用研究日趋深入,但传统的冷却除湿要求半导体冷端温度较低,使半导体制冷效率降低。建立半导体制冷（热管排热系统）、固体吸附剂结合的除湿模型,通过6级半导体制冷与热管散热系统的实验装置对干工况进行模拟验证,再模拟固体除湿工况在不同输入电流下的性能。模拟结果表明：当除湿量与文献中半导体冷却除湿装置相同时,该半导体与固体除湿结合的模型的系统COP为1.78,明显高于文献中装置的COP。说明结合固体吸附剂后可以加强传质动力提高冷端温度,从而提高系统性能。     

热泵型溶液除湿新风系统性能分析与优化

本文建立了热泵型溶液除湿(HPLD)新风系统数学模型,研究了新风温度、湿度对系统运行性能的影响。结果表明:新风温度升高1℃,系统COP平均下降率为0.9%;新风含湿量增加1 g/(kg干空气),系统COP平均下降率为3.6%,新风湿度增加导致HPLD系统COP大幅下降,系统新风湿度变化的适应性差。为扩大HPLD系统适应范围,提出了冷却除湿与HPLD组合式除湿系统,以组合式除湿系统COP为评价指标,得到组合系统级间新风参数最优状态:温度为21℃,含湿量为14.1 g/(kg干空气)。夏季典型工况下,组合式除湿系统COP为5.40,比单一HPLD系统COP提高87.5%。最后,根据HPLD系统设计参数制作了实验样机,并对模拟结果进行了验证。     

新型转轮除湿机的应用与分析

本文根据现代除湿方法和DST转轮式除湿机的工作原理，讨论了转轮除湿机在工程应用中的优越性及其在应用选型时的湿负荷计算方法。