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《浙江大学》 2002年
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空气中微量有机气体的膜分离研究

张凌霄  
【摘要】:气体膜分离技术脱除空气中微量有机物对于保护环境具有十分重要的意义。投资少、能耗低、使用方便和操作弹性大等是这项技术的最大特点和优势。本文采用硅橡胶膜去除空气中微量的十氢萘,并设计实验流程以及膜组件的放大,将最终的出口浓度降到对人体无害的25ppm以下。 本文首先进行了膜材料筛选的研究。由溶涨胀实验可知,与CA、PVA、PVB、PVDF这几种膜材料相比硅橡胶膜对十氢萘的溶胀程度很大,能达到100%以上。CA、PVA、PVB、PVDF在20分钟时达溶胀平衡;而硅橡胶在60分钟时仍未达平衡,但溶胀度已达0.55;PVDF溶胀程度非常小,几乎没有吸收。50℃时,十氢萘在硅橡胶中的扩散系数D二1.74X10—2 mm2、溶解系数S二1.15、渗透系数P二2.001X10-/mm;c。因此,在研究中我们采用PVDF做支撑膜,以硅橡胶作为分离的选择层材料的复合膜。 其次,制备了以PAN、PS、PVDF为底膜的平板膜(有效膜面积为15.9cm2,硅橡胶膜厚度为0.45mm)进行分离实验。以PVDF为例,在50℃、一个入口大气压、真空度0.05atm、流速为1.5L/min、分离时间为2hr情况下,入口浓度为986.2ppm,而出口处浓度以降至572.3ppm,降幅达41.97%,分离系数口二288,分离效果较好,单位膜面积每天处理量可达6.996kg/m2·day。 再次,以PVDF、PS为支撑层,研制了硅橡胶为分离层的中空纤维膜进行分离实验。入口空气中的十氢萘浓度随入口压力的增加增加,分离系数随入口压力的增加减小;入口浓度随入口温度的增加增加,分离系数随入口温度的增加增加;入口浓度随入口流速的增加减小,分离系数随入口流速的增加减小;下游真空度降低时,入口浓度基本不变,分离系数随真空度的降低而减小。以PS为支撑层,硅橡胶为分离层的中空纤维膜为例,在流速为1.1m’,恤时,入口浓度为71.2ppm,而出口处浓度高达39.6ppm,降幅达44.32%,分离系数口二426,单位膜面积每天处理量二14.052g/m2·day。 最后,进行了级联计算,以底膜为PVDF的硅橡胶平板膜为例,在入口空气中十氢萘浓度为1231.4ppm时,若出口空气中十氢萘含量低于25ppm时,假设口、 刀(P,/F)都是常数则级联数为7,膜面积为0.0113m2:若夕是常量,口为变量,当级联数为14时,出口浓度仍然高达108ppm。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TQ028.8

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