陶瓷膜曝气强化臭氧传质研究

为了探究陶瓷膜曝气对臭氧气液传质的影响,对三种陶瓷膜进行了性能的表征与评价,并从陶瓷膜孔径、臭氧投加量、进气流量、温度、pH等方面对液相臭氧浓度和表观传质系数进行了考察。结果表明：1号陶瓷膜传质效果最好,其液相臭氧平衡浓度和表观体积传质系数（K_La）分别为微孔曝气的3倍和2.1倍。最佳的液相平衡臭氧浓度（10.20 mg/L）和K_La(0.519 2 min^-1)在1号陶瓷膜、臭氧投加量为43.92 mg/L、温度20℃、进气流量400 L/h,pH为7条件下取得。     

电渗析苦咸水淡化技术研究进展

电渗析苦咸水淡化技术具有脱盐效果好、成本较低、绿色环保等优点,但存在制膜工艺繁琐、传质模型不够精确、能效有待提升等问题。本文首先分析了苦咸水电渗析用离子交换膜的制备及改性方法,对膜材料存在的问题进行了探讨。综述对比了苦咸水电渗析在简化模型、理论模型、半经验模型方面的原理及最新进展,系统总结了常规苦咸水电渗析过程的运行方式和工艺优化策略,并进一步介绍了以新型电去离子、冲击电渗析、可再生能源驱动电渗析为代表的新型电渗析过程在苦咸水淡化方面的原理及应用。在此基础上,提出了今后的研究方向集中于降低制膜成本、优化传质模型、探究集成膜法淡化工艺以及新型电渗析过程等方面。     

臭氧氧化动力学模型及反应器建模研究进展

臭氧化技术可以实现对有机污染物的有效去除,同时兼具绿色环保、工艺流程简单等特点而被广泛应用,而臭氧化模型的构建可以实现对污染物减排的有效预测,对于臭氧化处理污水的工程应用意义重大。本文介绍了臭氧化技术的基本原理,并着重综述了臭氧氧化的动力学模型和反应器建模的研究进展。在臭氧氧化模型的建立中,臭氧的传质和反应是两个最重要的因素。本文首先讨论了臭氧的传质过程,并对其气液两相模型进行了阐述。然后针对忽略臭氧传质的液-液或液-固体系,并根据反应机理,分别总结了常规臭氧氧化、均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化的动力学模型。在充分研究了臭氧氧化的动力学模型后,将其应用到具体反应器的建模中,并总结出模型建立的基本假设。最后指出现有模型存在的一些问题并给出相关的建议,提出臭氧化模型构建的出处是优化工业反应器,实现工程应用。     

超重力强化AMP-PZ复合溶液脱碳技术及表观动力学

为提高工业上火电厂乙醇胺（MEA）吸收塔脱碳工艺中脱碳率和反应速率,提出了超重力技术耦合2-氨基-2-甲基-1-丙醇-对二氮己环（AMP-PZ）混合胺脱碳方法。正交实验表明：不同操作参数对脱碳率的影响显著性大小依次为：超重力因子、气液比、吸收剂质量浓度、主吸收剂含量、温度;最佳操作条件为：超重力因子为60,气液比为15,吸收剂质量分数为25%,主吸收剂质量分数为60%,温度为25℃,CO₂脱除率可达97.16%。相对传统的乙醇胺（MEA）吸收塔法,CO₂脱除率提高了7.16%。相同操作条件下,旋转填料床的脱碳反应速率常数比曝气反应装置高一倍。建立了超重力场中AMP-PZ脱碳表观动力学模型,不同操作参数对反应速率常数的显著性影响大小依次为：超重力因子>气液比>吸收剂质量浓度。     

微通道中钒的液-液流型和萃取传质动力学研究

采用伯胺N1923萃取剂在微通道中研究V(V)的液-液流型和萃取传质动力学,以15vol% N1923作为连续相、钒氧酸根水溶液作为分散相,研究不同流速下两不混溶相的流型变化规律及两相停留时间和微通道管径作为流速的函数对传质的影响。随两相流速增大,段塞流长度和比界面面积基本不变,且两相流体由Raydrop微通道流入外接毛细管微通道时由于微通道的扩张会改变两相流动方式,使同一实验条件下在微通道中同时出现多种流型,与此同时两相流速和总体积传质系数(kLa)呈正相关,表明流型在本研究体系中对传质的影响可忽略。在相同管径通道内,停留时间与总体积传质系数呈负相关,表明在两相接触通道入口处发生了显著传质。在相同的两相混合速度和相比下,254 μm的管径传质效果是750 μm的9倍,表明小管径内传质效果更加,循环强度更大。最后将实验总体积传质系数结果与总体积传质系数的经验式进行了关联,有望为实现将微通道放大的绿色冶金技术提供理论基础。     

随机粗糙微通道内部流动与传质特性

为了研究微通道壁面随机粗糙度对流体流动和传质特性的影响,采用随机排布准则构建具有典型粗糙元类型的随机粗糙微通道壁面,利用有限元方法分析壁面随机粗糙度对流速、压降、流动阻力和传质性能的影响,并给出粗糙微通道内部Poiseuille数和分子传质扩散的近似变化规律。结果表明,流体在粗糙微通道近壁面区域和主流区的流速差异较大,近壁面区域流动分离现象明显;与光滑微通道相比,粗糙微通道内部各位置的压降和Poiseuille数沿着流动方向呈近似线性增大趋势;微通道壁面粗糙度的存在可以强化流体分子的传质扩散速率,但受粗糙度类型和相对粗糙度的影响较大。     

《化学工程》2014年(第42卷)第1—12期(总第299—310期)总目次

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振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响

为提高中空纤维膜组件的传质效率,减轻浓差极化,运用计算流体力学软件Fluent动网格技术,以含氧水的除氧过程为研究对象,研究了振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响。研究结果表明:与静止的工况相比,振动能够使流体产生二次流,使得流动从层流转化为紊流,增强流体与膜组件以及中空纤维管壁面的碰撞,极大程度地减轻浓差极化现象,进而强化传质;随着振动频率和振幅的增大,膜组件出口处氧质量浓度降低,水中氧的清除率增大,传质效果变好;一定条件下振动工况比静止工况氧的清除率最高可以提高144%,固定振幅为6 mm振动频率从2.5 Hz增加到10 Hz时清除率提高76%;固定频率为2.5 Hz振幅由2 mm增加到6 mm时清除率提高10%,增大振动频率对于强化传质的效果要好于增大振幅。研究结果可以为实际的工程应用提供理论指导。     

换热表面Ni-W-P镀层抗垢特性

通过调整Ni-W-P化学镀镀液中钨酸钠浓度,获得了钨元素含量不同的三元Ni-W-P镀层。进一步的实验研究表明,随着三元Ni-W-P镀层中钨元素含量的增加,其热稳定性得到显著改善,同时,镀层晶粒转变的激活能值呈增大趋势。三元Ni-W-P镀层的抗垢性随着镀层中钨元素含量的增加而降低,而与镀层表面自由能以及表面粗糙度没有必然的联系。