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.pdf

1、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xD、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

2、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VDF＜PP＜PS＜PTFE，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

3、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

4、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FG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

5、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(cè)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