中空纖維支撐液膜處理含銅廢水傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬.pdf

1、液膜過程作為一種新型的同級萃取反萃技術(shù)，與傳統(tǒng)的萃取過程相比較，有著獨特的優(yōu)勢，其主要特點為：分離效率較高，整個分離過程能耗、操作費用較低等優(yōu)勢，已經(jīng)在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著新的膜分離技術(shù)的不斷產(chǎn)生，對其傳質(zhì)性能的研究也越來越深入，主要集中在以下幾個方面：對膜材料的研究、對膜器整體傳質(zhì)性能及過程的研究、新型膜技術(shù)的研究以及新應(yīng)用領(lǐng)域的研究。本文研究工作主要圍繞中空纖維支撐液膜傳質(zhì)過程來完成。
　　 在中空纖維支撐液膜過

2、程中，對于傳質(zhì)的影響因素有很多，大多研究者對傳質(zhì)的研究是基于半經(jīng)驗的阻力串聯(lián)模型，其總的傳質(zhì)阻力為料液相、膜相、反萃相分阻力的疊加，這種模型對于相同的實驗吻合較好，但是適用性較差，對于不同的體系，模型有著很大的差別，因此需要對傳質(zhì)過程的微觀機(jī)理進(jìn)行研究，從機(jī)理上更清楚的認(rèn)識膜傳質(zhì)過程。
　　 本文對中空纖維支撐液膜過程的傳質(zhì)行為進(jìn)行了模型化研究，通過簡化膜絲在傳質(zhì)過程中的狀態(tài)，假定了流體在膜絲內(nèi)流動為充分發(fā)展的層流，在柱坐標(biāo)系的

3、情況下，建立了對中空纖維膜傳質(zhì)過程的微分方程。參考界面反應(yīng)的動力學(xué)影響來確定偏微分方程的邊界條件。模擬了銅離子的萃取過程，并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。
　　 使用Matlab軟件求解傳質(zhì)微分方程，在求解過程中使用有限差分法Crank-Nicolson差分格式對方程進(jìn)行離散，然后編程求解，得出濃度在軸向和徑向的分布。文中分別考察了流體流動、溶液pH值、管徑、有機(jī)相萃取劑的含量等不同因素對傳質(zhì)過程的影響。模擬結(jié)果表明：流速的增大對傳質(zhì)