不对称静电场强化渗透汽化过程

发布时间：2017-10-08 02:11

  本文关键词：不对称静电场强化渗透汽化过程

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【摘要】：渗透汽化是一种绿色、高效的膜分离技术,其应用领域越来越广泛。在有机物脱水,水中回收贵重有机物、有机-有机体系分离领域中均有很好的应用前景。对于聚合物膜而言,由于分离选择性/渗透性之间存在的trade-off现象,使得两者存在上限关系。因此,改进膜系统分离性能的研究已成为渗透汽化分离领域的重要课题。本文采用商品聚乙烯醇膜,以渗透汽化过程分离二元混合物为例,通过在膜的两侧放置形状不同的电极,并使渗透侧的电场强度大于原料侧的电场强度,建立不对称静电场强化渗透汽化过程,使极性分子在电场梯度力的作用下,偶极矩发生变化,加速向渗透侧迁移,又因二元体系中不同物质极性不同,所受作用力不同,导致迁移速率不同,从而可以在提高渗透通量的同时提高分离效果。以89.4 mo1%的乙醇／水共沸物溶液为原料,考察了电场梯度、温度等条件对渗透汽化性能的影响,并建立了耦合场传质模型。结果表明在相同实验条件下,附加不对称静电场的耦合过程较传统的渗透汽化过程的渗透通量有很大幅度提高,当电压为4 kV、真空度为90 kPa、温度为20℃、电极距离为23.5 mm、针电极接电源正极,板电极接地的连接方式时,渗透通量提高率达37.7%,并且同时提高分离因子。本文还讨论了不对称静电场强化渗透汽化过程在异丙醇,乙二醇以及乙酸乙酯脱水中的应用。结果表明,附加不对称静电场在提高渗透通量的同时还可以提高分离性能。
【关键词】：电场 电场梯度 介电常数 渗透汽化 共沸物 脱水
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.8
【目录】：

• 论文创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-26
• 1.1 渗透汽化技术8-15
• 1.1.1 渗透汽化概念8
• 1.1.2 渗透汽化的基本原理及分类8-11
• 1.1.3 渗透汽化的特点以及其适用的过程11-12
• 1.1.4 渗透汽化的传递机理12-15
• 1.2 渗透汽化膜材料的选材原则15-17
• 1.2.1 极性相似和溶剂化原则15-16
• 1.2.2 Flory-Huggins相互作用参数χ原则16
• 1.2.3 溶解度参数δ原则16-17
• 1.2.4 定性的亲憎水平衡理论17
• 1.3 渗透汽化的应用17-18
• 1.3.1 有机溶剂脱水17
• 1.3.2 水中微量有机物的脱除17-18
• 1.3.3 有机-有机混合物的分离18
• 1.4 渗透汽化膜分离性能的提高18-23
• 1.4.1 通过膜材料的选择和改性提高膜分离通量及选择性18-21
• 1.4.2 膜过程设计对渗透分离性能的提高21-23
• 1.5 渗透汽化中的膜污染问题23-26
• 第二章 不对称静电场概述及课题的提出26-34
• 2.1 介电泳现象及应用26-29
• 2.1.1 介电泳现象概述26-28
• 2.1.2 介电泳的主要应用28-29
• 2.2 课题提出29-34
• 第三章 不对称静电场强化渗透汽化过程研究34-52
• 3.1 实验部分34-38
• 3.1.1 实验材料34-35
• 3.1.2 实验仪器35
• 3.1.3 渗透汽化过程工艺流程35-37
• 3.1.4 不对称静电场强化渗透汽化过程膜池的设计37-38
• 3.2 渗透汽化的评价方法38
• 3.3 结果与分析38-51
• 3.3.1 电场对渗透通量的影响38-40
• 3.3.2 电场强度对分离因子的影响40-42
• 3.3.3 不对称静电场强化渗透汽化的传质过程42-44
• 3.3.4 温度对渗透汽化耦合场的影响44-51
• 3.4 结论51-52
• 第四章 不对称静电场强化渗透汽化的应用研究52-64
• 4.1 实验部分52-54
• 4.1.1 实验材料与试剂52
• 4.1.2 实验仪器52-53
• 4.1.3 试剂的性质53-54
• 4.1.4 不对称静电场强化渗透汽化过程应用研究实验工艺流程54
• 4.2 结果与分析54-62
• 4.2.1 醇类脱水54-59
• 4.2.1.1 耦合场对89.4mol%醇类脱水的影响54-58
• 4.2.1.2 耦合场对68mol%醇类脱水的影响58-59
• 4.2.2 乙酸乙酯脱水59-61
• 4.2.3 不同有机物脱水体系比较61-62
• 4.3 结论62-64
• 第五章 结论64-66
• 参考文献66-72
• 发表论文和参加科研情况说明72-74
• 致谢74

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