PＶＤＦ中空纖維膜吸收器捕

獲CO2的工藝技術(shù)

DepartmentofChemicalEngineering,GachsaranBranch,IslamicAzadUniversity,Gachsaran,IranIntrodution1.什么是PVDF

2.CO2吸收的技術(shù)的發(fā)展3.前人進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)Poly(vinylidenefluoride)，英文縮寫(xiě)PVDF，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物，它兼具氟樹(shù)脂和通用樹(shù)脂的特性，除具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、耐候性、耐射線輻射性能外，還具有壓電性、介電性、熱電性等特殊性能(a)橫截面

(b)外皮膚層

(c)內(nèi)表面

(d)外表面相關(guān)技術(shù)的發(fā)展分離和回收ＣＯ２的技術(shù)包括各種物理和化學(xué)方法如變壓吸附、低溫分餾、溶液（化學(xué)）吸收、深冷法和膜分離法等。其中，膜基氣體吸收（ＭＧＡ）技術(shù)因具有無(wú)相變、能耗低、無(wú)二次污染、設(shè)備簡(jiǎn)單和易于操作等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外研究者的青睞。隨后研究發(fā)現(xiàn)醇胺溶液與ＣＯ２的化學(xué)反應(yīng)均為可逆反應(yīng)有利于吸收液的再生。然而這些吸收液也存在缺陷，如一乙醇胺（ＭＥＡ）解析能耗高、二乙醇胺（ＤＥＡ）吸收速率慢等。近年來(lái)，研究者們也在積極探索優(yōu)良的復(fù)合吸收劑以彌補(bǔ)單一吸收劑的不足。在膜材料方面，多數(shù)研究者采用了聚丙烯（pp)膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而對(duì)聚四氟乙烯（PTFE)和聚偏氟乙烯（PVDF)等的研究較少。前人進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)（Wangetal.,2010)：開(kāi)發(fā)了從氣體中捕集CO2相關(guān)技術(shù)如吸收，吸附，低溫蒸餾和膜分離。（Driolietal.,2005）：氣體和液體溢流率的獨(dú)立控制可以預(yù)防淹塔和泡沫夾帶。(PedersonandDannstorm,1997;FeronandJensen,2002;Yanetal.,2007;El-Naasetal.,2010)：使用聚丙烯（pp)進(jìn)行膜接觸捕獲CO2。(Xuetal.,2008)：用濕法紡絲方法被用來(lái)制造中空纖維膜，以內(nèi)孔流率的70%的溶液除去內(nèi)表層和與低質(zhì)量反FER電阻產(chǎn)生的膜。(HenisandTripodi,1981;Lietal.,1999):氣體滲透速率可以PoiseuilleandKnudsen組合測(cè)定。(Tassellietal.,2005)：密度測(cè)量計(jì)算中空纖維膜總孔隙率。

(Maleketal.,1997)：控制液相壓力比氣相壓力高0.2×105帕可以防止液相產(chǎn)生氣泡。(Frankenetal.,1987)：CEPw和外表面的水接觸角試驗(yàn)以檢查膜的潤(rùn)濕性。(FeronandJensen,2002)：在較高的溫度下，CO2背壓【通常用于描述系統(tǒng)排出的流體在出口處或二次側(cè)受到的與流動(dòng)方向相

反的壓力（大于當(dāng)?shù)卮髿鈮?】也增加，可降低傳質(zhì)的驅(qū)動(dòng)力。（Stevenetal.2003）當(dāng)氣體速度從0.01米/秒增加至0.05米/秒，液體以0.4米/秒的恒定速度進(jìn)行汽提，二氧化碳汽提量幾乎

保持不變。Experimental1.以蒸餾水為吸收劑，純CO2分別在進(jìn)料器腔側(cè)和膜接觸器組件的殼側(cè)流動(dòng)2.流出的含有不同濃度的吸收劑作為原料流入分離裝置3.純N2作為穿透氣流過(guò)汽提模塊的殼側(cè)，所有的實(shí)驗(yàn)中控制液相壓力比氣相壓力高0.2×105Pa，防止產(chǎn)生泡沫4.氣液兩相采用逆流的方式，氣體的壓力和流速以及液體的流速可由控制閥控制5.用ＧＣ型氣相色譜檢測(cè)進(jìn)出口膜的CO2濃度，以確定CO2的吸收量6.進(jìn)樣前，所有實(shí)驗(yàn)都運(yùn)轉(zhuǎn)30min達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)Resultsanddiscussion平均壓力和N2的滲透壓力的關(guān)系從圖中可以看出平均壓力和滲透壓力成正比純CO2–蒸餾水系統(tǒng)在PVDF中空纖維膜的傳質(zhì)阻力

氣相和液相在膜中的流動(dòng)速度對(duì)CO2吸收的影響（T=26℃）

由圖可以看出隨著CO2吸收量的增加，液體的速度在增加，而氣體的速度在下降。這主要因?yàn)闅怏w流率加快導(dǎo)致氣體在膜接觸器中停留時(shí)間大大縮短，使ＣＯ２未被充分吸收就離開(kāi)膜組件，從整體上降低了脫除率。而液體流率增大加強(qiáng)了吸收液的湍流擾動(dòng)，ＣＯ２能較快從液相邊界層擴(kuò)散至吸收液本體，使界面吸收液不易飽和，氣液間濃度梯度增大，有利于ＣＯ２擴(kuò)散到液相，從而提高脫除率。液相壓力和溫度對(duì)CO2的吸收量的影響

由圖可知液體的吸收壓力隨CO2吸收量的增加而增加，而溫度剛好相反氣液相的速度對(duì)CO2解吸的影響

由圖知隨著解吸的進(jìn)行，氣液相的速度在下降液相的壓力和溫度對(duì)CO2解吸的影響由圖可知，液相的溫度升高和降低液體壓力均有利于CO2解吸Conclusion1.逆流有利于吸收

原因：膜吸收過(guò)程的主要傳質(zhì)推動(dòng)力為濃度差，逆流操作時(shí)氣液間濃度梯度較并流時(shí)大，因而逆流吸收效果優(yōu)于并流。逆流操作還能加強(qiáng)吸收液的