本文關(guān)鍵詞：甲醇與異丙醇精餾分離中中空纖維膜結(jié)構(gòu)填料及其傳質(zhì)的研究

  更多相關(guān)文章： 膜材料 甲醇/異丙醇 膜結(jié)構(gòu)填料 溶脹 填充分率 老化

【摘要】：中空纖維膜接觸器由于比表面積大和氣相、液相相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行無液泛限制等優(yōu)點(diǎn),被應(yīng)用于傳質(zhì)分離中。中空纖維膜作為結(jié)構(gòu)填料用于精餾分離過程中,比常規(guī)填料具有更高的效率。本論文采用中空纖維膜接觸器進(jìn)行甲醇/異丙醇混合液的精餾分離,這對(duì)于中空纖維膜接觸器在醇類體系中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。首先從精餾塔頂餾出液濃度χD、等板高度HETP和總傳質(zhì)系數(shù)KG三個(gè)方面比較了聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚砜(PS)和聚四氟乙烯(PTFE)四種中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)填料精餾分離甲醇與異丙醇溶液,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的進(jìn)料濃度條件下,PVDF的塔頂餾出液濃度比其他的高,分離效果最好；等板高度HTEP的大小順序?yàn)镻VDFPPPSPTFE,且均小于常規(guī)填料的HETP值,說明膜結(jié)構(gòu)填料比傳統(tǒng)填料的效能更高；就總傳質(zhì)系數(shù)KG來看,PVDF,PTFE和PS的相近,且均大于PP的。綜上,PVDF膜結(jié)構(gòu)填料比較適合精餾分離甲醇與異丙醇溶液。其次,研究了四種中空纖維膜的材料與被分離體系的兼容性以及其微觀結(jié)構(gòu)對(duì)精餾分離甲醇與異丙醇體系效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PVDF膜與甲醇／異丙醇體系相容性最好,操作和傳質(zhì)更穩(wěn)定；除了PVDF和PTFE膜,其他膜的微觀結(jié)構(gòu)都發(fā)生了一定的改變,PTFE中空纖維膜的溶脹度最小,PVDF的溶脹度其次,其溶脹行為會(huì)影響精餾的傳質(zhì)過程。再次,研究了四種填充分率的PVDF中空纖維膜接觸器精餾分離甲醇與異丙醇溶液體系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：各種填充分率的膜接觸器塔頂餾出液濃度均隨著氣速的增大而降低,且填充分率大的膜接觸器的塔頂餾出液濃度高于填充分率小的；在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),傳質(zhì)單元高度HTU隨著填充分率的增大而減小,傳質(zhì)效率提高；四種填充分率的殼程氣相傳質(zhì)阻力均隨氣相負(fù)荷因子凡增大而減小,且填充分率高的殼程氣相傳質(zhì)阻力較大；四種填充分率的管程液相傳質(zhì)阻力均隨FG增大而減小,四種填充分率的管程液相阻力基本一致。四種填充分率的膜接觸器氣相傳質(zhì)阻力百分?jǐn)?shù)隨著FG的增大而減小,液相傳質(zhì)阻力的百分?jǐn)?shù)隨著FG的增大基本不變,膜相傳質(zhì)阻力的百分?jǐn)?shù)隨著FG的增大而增大；四種填充分率的總傳質(zhì)系數(shù)均隨殼程氣相速度的增大而增大,總傳質(zhì)系數(shù)的理論值與實(shí)驗(yàn)值基本接近。最后考察了PVDF中空纖維膜在70℃溫度下甲醇／異丙醇溶液中的耐用穩(wěn)定性,用掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TGA)、示差掃描量熱(DSC)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)進(jìn)行了測試分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PVDF經(jīng)過70℃下不同時(shí)間甲醇與異丙醇溶液中的浸泡,其精餾分離性能、微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶類型和機(jī)械性能沒有明顯變化。
【關(guān)鍵詞】：膜材料 甲醇/異丙醇 膜結(jié)構(gòu)填料 溶脹 填充分率 老化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-20
• 第一章 文獻(xiàn)綜述20-32
• 1.1 膜分離技術(shù)概述20
• 1.2 中空纖維膜接觸器20
• 1.3 中空纖維膜接觸器增強(qiáng)傳質(zhì)的探索20-23
• 1.4 填充分率對(duì)傳質(zhì)過程的影響研究23
• 1.5 膜材料與分離體系23-25
• 1.6 填料25-26
• 1.7 中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)填料的研究應(yīng)用26
• 1.8 中空纖維膜結(jié)構(gòu)填料基本原理26-29
• 1.8.1 質(zhì)量平衡和傳質(zhì)方程27-28
• 1.8.2 氣相和液相負(fù)荷28-29
• 1.8.3 臨界穿透壓力29
• 1.9 醇/醇分離技術(shù)29-30
• 1.9.1 甲醇/異丙醇分離常規(guī)工藝29-30
• 1.9.2 利用膜接觸器的精餾操作30
• 1.10 本論文研究意義30-32
• 第二章 四種中空纖維膜膜結(jié)構(gòu)填料精餾分離甲醇與異丙醇體系的研究32-48
• 2.1 引言32
• 2.2 理論部分32-35
• 2.2.1 氣液相平衡32-33
• 2.2.2 傳質(zhì)單元高度33-34
• 2.2.3 氣相總傳質(zhì)系數(shù)34-35
• 2.2.4 氣相總傳質(zhì)系數(shù)35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分35-43
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑35-36
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)材料36
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)儀器36-37
• 2.3.4 氣相色譜的校正因子37-38
• 2.3.5 恒流蠕動(dòng)泵的體積流量的標(biāo)定38-39
• 2.3.6 中空纖維膜接觸器的制作39-41
• 2.3.7 實(shí)驗(yàn)流程41-42
• 2.3.8 實(shí)驗(yàn)操作步驟42-43
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析43-46
• 2.4.1 塔頂餾出液濃度隨殼程氣相速度的變化關(guān)系43-44
• 2.4.2 等板高度隨氣體速度的變化44-45
• 2.4.3 總傳質(zhì)系數(shù)隨氣體速度的變化45-46
• 2.5 本章小結(jié)46-48
• 第三章 中空纖維膜的材料特性和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)甲醇和異丙醇精餾分離的影響48-60
• 3.1 引言48
• 3.2 理論部分48-49
• 3.2.1 Hildebrand溶解度參數(shù)理論48-49
• 3.2.2 溶脹度49
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分49-51
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑49
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)材料49
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)儀器49-50
• 3.3.4 掃描電鏡(SEM)測定橫截面和表面結(jié)構(gòu)50
• 3.3.5 溶脹的測定50-51
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論51-58
• 3.4.1 中空纖維膜的材料特性對(duì)甲醇和異丙醇精餾分離的影響51
• 3.4.2 中空纖維膜的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)甲醇和異丙醇精餾分離的影響51-57
• 3.4.3 中空纖維膜在甲醇和異丙醇精餾分離中溶脹的影響57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-60
• 第四章 填充分率對(duì)精餾分離甲醇/異丙醇體系的影響研究60-72
• 4.1 引言60
• 4.2 傳質(zhì)理論60-63
• 4.2.1 管程傳質(zhì)61-62
• 4.2.2 殼程傳質(zhì)62-63
• 4.2.3 膜相傳質(zhì)63
• 4.3 實(shí)驗(yàn)研究63-64
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論64-70
• 4.4.1 填充分率對(duì)中空纖維膜接觸器的精餾分離效果的影響64-65
• 4.4.2 填充分率對(duì)中空纖維膜結(jié)構(gòu)填料的精餾過程質(zhì)量傳遞的影響65-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 PVDF在精餾分離甲醇與異丙醇體系中的老化研究72-86
• 5.1 引言72
• 5.2 理論部分72-73
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分73-74
• 5.3.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器73-74
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)材料74
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析74-84
• 5.4.1 精餾分離性能74-76
• 5.4.2 微觀結(jié)構(gòu)表征分析(SEM)76-79
• 5.4.3 示差掃描量熱(DSC)分析79-80
• 5.4.4 熱重分析(TGA)分析80
• 5.4.5 X射線衍射(XRD)分析80-81
• 5.4.6 紅外光譜(FT-IR)分析81-82
• 5.4.7 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)分析82-84
• 5.5 本章小結(jié)84-86
• 第六章 結(jié)論86-88
• 6.1 研究結(jié)論86-87
• 6.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 研究成果及發(fā)表論文94-96
• 作者及導(dǎo)師簡介96-98
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書98-99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 廖陽暢;劉麗英;丁忠偉;;中空纖維膜接觸器精餾過程傳質(zhì)性能的研究[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

2 馮敏;王淼;王曦;趙春杰;;GC法同時(shí)測定西尼地平原料藥中甲醇等5種溶劑的殘留量[J];沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

3 羅忠華;文景兵;;靜態(tài)頂空氣相色譜法測定原料藥硫酸氫氯吡格雷有機(jī)殘留溶劑[J];湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

4 謝曉霞;楊建云;肖炳坤;甄蓓;黃榮清;;氣相色譜法測定香蘭素衍生物VND中的殘留溶劑[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2012年04期

5 杜麗媛;喬俊花;周沖;葛秋景;孫秀燕;;毛細(xì)管氣相色譜法檢測替加環(huán)素中有機(jī)溶劑殘留[J];煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程版);2012年01期

6 江正祥;李國防;;優(yōu)先結(jié)晶法純化曲克蘆丁[J];應(yīng)用化工;2010年11期

7 李培;楊瑞金;華霄;張文斌;;重結(jié)晶法分離甜菊糖的工藝研究[J];食品與機(jī)械;2010年01期

8 吳莉莉;李昕;趙之平;;超聲波強(qiáng)化膜蒸餾研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2009年S1期

9 任丹萍;段謨?nèi)A;張國亮;孟琴;楊志宏;吳景;;填充密度對(duì)中空纖維膜接觸器精餾過程殼程傳質(zhì)的影響[J];化工學(xué)報(bào);2009年09期

10 張國亮;孫海敏;陳銀飛;何晉浙;;精餾分離中的新型中空纖維膜結(jié)構(gòu)填料及其傳遞現(xiàn)象[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2008年02期

，

本文編號(hào)：1113418