聚-4-甲基-1-戊烯中空纤维膜式人工肺膜组件的氧气和二氧化碳传质性能研究

采用自制的聚-4-甲基-1-戊烯中空纤维膜式人工肺组件,进行了氧气和二氧化碳传质性能研究.实验采用自制的模拟液循环装置,模拟液在膜丝外部流动,在氧气通入之前,用驱氧装置实现氧气的排出和二氧化碳的吸收,模拟静脉血,从而达到循环的效果.氧气在膜丝内部流动,经过膜组件部分溶解在膜丝外的模拟液中后,剩余氧气排出.模拟液选用去离子水、PBS缓冲溶液(78 v%PBS缓冲溶液,22 v%去离子水)、甘油-水溶液(50 wt%甘油,50 wt%去离子水)和亚硫酸钠水溶液(0.9 wt%亚硫酸钠,99.1 wt%去离子水).实验测定了在不同气-液流速、气相压力和气-液比下,氧气和二氧化碳的传质速率.实验测试表明,随着气-液流速增加,氧气和二氧化碳的传质效果明显增加,在去离子水中,在300mL·min^-1流速下,传质速率可达57.11 mL·min^-1·m^-2和103.59 mL·min^-1·m^-2.随着气相压力的增加,氧气传质效果增速先增后减,逐渐趋于平衡,而二氧化碳的传质效果有所下降.随着气...     

中空纤维膜接触器精馏过程传质性能的研究

以乙醇-水体系的精馏分离为研究对象,选用不同装填分率的中空纤维膜组件,研究了中空纤维膜接触器的气液传质性能。结果表明：不同装填分率的中空纤维膜接触器,随着装填分率的减小,壳程膜丝分布更加均匀、传质阻力减小、传质性能提高;乙醇-水体系的精馏传质过程为液膜控制,可通过控制液相传质来改善总传质效果;当装填分率一定时,随着气相速度的增加,总传质系数增大、传质性能增强,且其实际值与理论值存在差异。     

中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究

气相传质阻力是中空纤维多孔膜基气体化学吸收过程中的主要传质阻力。文中采用聚丙烯中空纤维膜组件、CO₂-空气-水和CO₂-空气-NaOH水溶液两种体系对膜基气体吸收过程的传质性能进行了研究。测定了不同气速和液速条件下的总传质系数。根据气液反应理论对实验结果进行分析,由实验和理论计算获得了气相分传质系数。通过进一步的拟合计算获得中空纤维多孔膜管内气相传质数学关联式Sh =0.0038Re^0.44Sc^0.33_.用此关联式计算得到的总传质系数与实验测得的结果进行了比较,一致性良好.     

膜吸收法天然气脱硫的数值分析

在双膜理论的基础上,建立了传质阻力方程和传质微分方程相结合的传质动力学模型。模拟了以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为吸收液,聚丙烯疏水性中空纤维膜接触器吸收H2S的传质过程;并进行了相应的天然气脱硫实验。模拟结果显示:H2S脱除率随吸收液浓度和气相压力的增大而增大,随气体流量的增大而降低,模拟值和实验值吻合较好;气体流速的升高导致管内同一点处H2S的浓度也随之升高,开始时H2S浓度沿轴向降低速度较快,然后趋于平缓;随着轴向长度的增加,H2S浓度沿管程逐渐减小,其径向的下降幅度逐渐减弱。该模型能够预测给定操作条件下的脱硫率,并对膜组件的设计提供了一定的理论依据。     

膜气吸收法分离烟气中CO2的实验

采用聚丙烯中空纤维膜接触器,分别用去离子水、单乙醇胺(MEA)及N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液作为吸收剂,对模拟烟气中的CO2分离进行了试验研究.考察了气体流速、入口气体中CO2体积分数、吸收剂流速、吸收剂浓度以及吸收剂种类等因素对CO2脱除率和总传质速率的影响.实验结果显示:3种吸收剂分离CO2的效率由大到小依次为MEA、MDEA、去离子水;CO2的脱除率和传质通量随吸收剂浓度、流速的提高均增加;CO2的脱除率随气体流速和CO2在入口气体中体积分数的增大而减小,而传质速率却随之增加.系统长时间运行后发现存在膜孔润湿现象,进而影响膜的传质性能.因此,吸收剂浓度须在传质和长时间运行性能之间进行权衡.     

海水膜式增氧的实验室研究

本文通过对于海水的膜式、自然式和鼓泡式增氧方法的比较，发现膜式增氧法具有氧气传递效率和馥利用率高等特点，在此基础上，本文还研究了影响氧在海水中透过膜进行传递的效率的因素，通过对增氧机核心部件-膜式氧合器的优选，选择出经济上可行、传质效率较高的华滤中空纤维膜，为以后设计打下了基础。     

装填分率对中空纤维膜组件壳程传质性能的影响

文中测定了不同装填分率中空纤维膜组件壳程的流体力学性能,并对其传质性能进行了理论计算及实验研究,获得了传质准数关联式。结果表明：在相同Re下,当装填分率小于60%时,传质系数随装填分率的增大而增大;当装填分率大于60%时,传质系数则随装填分率的增大而减小。将传质系数的理论计算值与实测值进行比较,二者基本吻合,表明该理论方法可以较好地预测中空纤维膜组件壳程的传质性能。     

聚丙烯中空纤维人工肺

人工肺是进行心脏直视手术和呼吸衰竭抢救中体外循环所必需的医疗器具,用以短期代替人肺功能. 我校材料科学研究所和上海市第一结核病防治院、上海第二医学院生物医学工程研究室合作研究成功的聚丙烯中空纤维膜式人工肺,被誉为国际上最新一代的人工肺.它是由一万根外径为250μm、壁厚为40μm的聚丙烯中空纤维丝组成.丝壁上有大量相互贯穿的栅状微孔,这种微孔不能透过水,但对气体有极高的透过率.使用时,血液在中     

聚乙烯二甲基硅氧烷-聚偏氟乙烯复合分离膜的性能

为预测和评价聚偏氟乙烯(PVDF)和聚乙烯二甲基硅氧烷(PVDMS)多孔中空纤维复合膜的气体分离性能,提出了孔分布模型·通过比较模拟和实验结果,证明理论预测和实验结果具有很好的一致性·应用干 湿相转化法制备了PVDF多孔中空纤维膜,并且采用浸涂技术在PVDF中空纤维膜上制成厚度约为5～12μm的PVDMS致密膜层·通过气体渗透测试估计PVDF多孔基底膜的结构参数,同时也以氮气/氧气为介质对PVDMS PVDF复合中空纤维膜的分离性能进行了评价·实验结果表明,该复合膜具有较高的分离选择性,要制得致密无缺陷的复合膜,PVDMS致密涂层厚度不应小于5μm·     

套管型气隙式膜蒸馏组件性能模拟及优化

提出了一种结构简单、制作方便的套管型气隙式膜蒸馏组件,给出了膜组件的特性方程组,编制了膜组件性能模拟软件,对套管内直径、中空纤维疏水膜内直径、膜孔直径、膜孔隙率、料液流量、料液进膜组件温度6个关键参数对膜组件性能的影响进行了分析.以某热敏料液浓缩为背景,给出了膜组件的优化设计参数:中空纤维疏水膜内直径为0.700 mm,外直径为1.00 mm,套管内直径为5.00 mm,外直径为6.00 mm,长度为500 mm,膜孔直径为0.300μm,膜孔隙率为0.800,膜组件壳体内直径为50.0 mm.在此设计参数下,当膜组件料液流量为70.0 g/s、被预热液流量为70.0 g/s、料液进膜组件温度为80.0℃、被预热液进膜组件温度为50.0℃时,膜组件膜通量为11.2 kg/(m~2·h),产水速率为3.56 kg/h,热负荷为2.39 kW,热效率为0.955,非挥发性组分截留率可达99.9%.     

常见制氮气体分离膜组件的特性比较

本文简述了制氮用中空纤维气体膜的基本原理和纤维制造方法,详细比较了常见几种制氮气体分离膜组件的性能。     

中空纤维人工肺氧交换膜织物的研制

从肺的功能出发,通过对人工肺应担负的作用分析,探讨聚丙烯中空纤维用于人工肺氧交换膜方面的机理,提出中空纤维人工肺的三维结构模式．并对该中空纤维的加工性能进行测试,提出此特殊用途的帘状织物之规格与工艺设计方法和要求．     

浸没式超滤膜总大肠菌群截留性能的实验研究

为保障饮用水安全,探究了浸没柱式中空纤维超滤膜在高于常规运行压力(-0.02 MPa)条件下对大肠杆菌的截留性能。实验选用天津膜天膜科技股份有限公司的溶液纺丝法膜组件和同质增强型复合膜组件,分别于-0.04 MPa和-0.06 MPa的运行压力条件下进行大肠杆菌截留实验,结果表明,津膜科技溶液纺丝法膜组件SF-635和同质增强型复合膜组件ST-635在高于常规运行压力条件下运行,对大肠杆菌的截留性能良好,膜产水中未检出总大肠菌群,在高运行压力条件下仍能可靠保障饮用水的安全。     

天然气膜基吸收法脱除H2S过程模拟

建立微分方程和阻力方程组合模型,模拟了以MDEA（N-甲基二乙醇胺）为吸收剂,聚丙烯疏水性中空纤维膜接触器吸收H₂S的传质过程。采用聚丙烯中空纤维制成膜接触器,以MDEA溶液为吸收剂,进行天然气脱除H₂S实验。对实验值与模拟值进行比较。结果表明,以膜组件出口气H₂S浓度作为衡量标准,在低气速和低液速的情况下,模型值与实验值符合很好;在高气速和低液速的情况下,实验值高于模型值,但相差不大。该模型能很好地模拟膜基吸收法脱除H₂S的过程。     

膜法在废气处理中的应用

简要介绍了含硫废气和有机废气的来源与危害。较详细地论述了中空纤维膜法、双极膜法处理含硫废气,中空纤维膜法主要是使用利用膜上的微孔将气、液两相分隔开来,并利用吸收剂吸收烟气中的硫;双极膜法主要利用电能为推动力去除硫。吸收膜法、选择性分离膜法、传质分离膜法处理有机废气,主要利用吸收剂吸收废气中的有机物、膜对气体的选择性分离、不同物质在膜中的传递速度不同而处理有机废气。     

改性PAN中空纤维原丝的研制

探讨了不同制膜条件对所制改性聚丙烯腈中空纤维膜结构、性能的影响。研究结果表明,在一定范围内随干纺程长度的增加,中空纤维膜的水通量下降,截留率上升。随着纺丝液中总固含量的增加,中空纤维膜的孔隙率、水通量均下降。随着纺丝液温度的上升和填充液的压力增加,中空纤维膜的水通量上升。随着凝固浴中DMSO含量的增加,中空纤维膜的水通量呈现最小值,截留率达到最大值。在所研究的凝固浴温度范围内,在30°时截留率达到极大值,水通量则呈单调增加趋势。     

中空纤维膜供气小球藻固定CO_2的效果研究

为找到一种高效供气的方法,降低反应器内溶解氧浓度,对旁路多孔中空纤维膜组件供气时,小球藻ZY1固定CO2的效果及相关的问题进行了研究·结果表明,利用旁路中空纤维膜组件供气有效,与直接鼓泡供气方式相比,小球藻ZY1对CO2的固定率有相似值(分别为CO21114mg·(L·h)-1和1012mg·(L·h)-1),反应器内溶解氧的浓度约降低40%·值得注意的是,在同等测试条件下,中空纤维膜的传质系数值在用于CO2固定实验后比用于CO2固定实验前低11%～15%,因此,在利用中空纤维膜组件供气进行微藻固定CO2的研究过程中...     

中空纤维膜组件结构对其膜蒸馏性能的影响

对一系列不同封装分率和不同膜面积的中空纤维膜组件进行了直接接触式膜蒸馏对比实验,并考察了操作方式对跨膜通量的影响。结果表明：提高封装分率可以明显降低沟流效应,使壳程流体分布趋于均匀,总体传质、传热效果得到改善,从而使跨膜通量提高,增幅可达40%以上; 在组件封装分率较低时,热流体走管程更有利于跨膜传质。在进料状况不变的条件下,随着膜面积的增加,组件单位膜面积的跨膜通量明显降低,而总产量则有所增加。     

降膜式发生器的传热传质研究

降膜式发生器在溴化锂吸收式制冷机与热泵中得到了一定的应用,溴化锂降膜式发生器在较小的液液量和较小的温差下获得较高的热流密度和传势传质系数,尤其是当液膜沿着水平管外作降膜流动时,传热传质效果更佳,为此建立了省化锂降膜式发生器溶液发生过程传南的数学模型,该模型考虑了流动、传势与传质同时进行相互耦合的特点,对不同布液方式下的液膜流动初速进行了修正,对模型进行求解,并建立了实验台对降膜式发生器的传热传质进行实验,通过对800多组数据进行回归得出了计算传热与传质的准则关系式。     

中空纤维膜换热器传热传质特性的实验和理论研究

将直接接触式膜蒸馏的概念和操作过程引入到换热器的设计中,提出了一种既有传热又有传质的新型中空纤维膜换热器.以水为工作介质,对采用聚偏氟乙烯膜(PVDF)的中空纤维膜换热器进行了初步的传热、传质实验研究,考察了逆流布置下溶液的进口温度和流量对换热器的传热、传质效果的影响,并构建了同样尺寸的铜列管式换热器进行对比研究.实验和理论结果表明,虽然膜材料本身的热传导系数较低,但膜换热器冷热流体之间接触面积比传统换热器大,特别是水蒸气从热侧向冷侧进行质量传递的同时还进行潜热传递,因此膜换热器的换热量可维持在较高水平,流体的进出口温差也有大幅度提高.初步研究结果显示,在实验的工况范围内,在低流速、小流量下,膜换热器的传热性能优于金属换热器,但随着管内流速的增加,膜换热器的沿程阻力将远大于金属换热器,因此膜换热器适合于在低流速的情况下使用.