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1、天津大學博士學位論文膜污染層分析及膜過程傳質強化姓名：伍艷輝申請學位級別：博士專業(yè)：化學工程指導教師：王世昌1999.6.1天津大學博士學位論文摘要摘要(膜分離技術是一種新型的化工分離技術，它具有多方面的優(yōu)點。但膜過程中出現(xiàn)的濃差極化和膜污染現(xiàn)象在某些方面限制了它的應用和發(fā)展。因此，研究濃差極化和膜污染的機理，進而改善膜過程的傳遞性能具有重要的理論和實際意義。本文利用先進測試手段深入探討了膜污染的微觀機制，并對強化膜通量的多種方法進行了研究。首次采用x射線光電子能譜(xvs)技術分析了牛血清白蛋白(BSA)在聚砜膜面的靜態(tài)吸附，并將xPS技術與電子掃描顯微鏡技術相結合，對超濾前后的膜進行了測試
2、和分析。結果表明，BSA在聚砜膜面的吸附量遠高于葡聚糖(Dcxtran)的吸附量：通過對S元素的XPS譜線解疊分析，發(fā)現(xiàn)BSA在聚砜膜面的吸附為伴隨有電子轉移發(fā)生的化學吸附，而Dcxtran在膜面僅為物理沉積。從基本的對流擴散方程出發(fā)，建立了描述膜過程滲透通量隨時間變化的數(shù)學模型。模型中針對Dcxtran和BSA的不同污染性質，對BSA溶液考慮了膜面吸附對阻力的增加，而對Dcxtran溶液忽略吸附。并用預測．校正兩步有限差分法對模型進行求解。模型計算結果與實驗數(shù)據(jù)的比較表明該模型能良好地指導超濾過程。)、乏本文還提出和研究了中空纖維膜流動誘發(fā)振動及液體阻尼現(xiàn)象，通過對纖、———>維及其內部流體
3、的受力分析，建立了中空纖維膜流體流動誘發(fā)振動方程。理論預測并用實驗證實了流動誘發(fā)振動能減輕濃差極化。在本實驗條件下，流動誘發(fā)振動能使?jié)B透通量提高5-10％。對工業(yè)上中空纖維組件的設計和操作提出了指導意見，即在中空纖維組件中纖維不宜過密排列，應盡量避免互相交錯纏繞，操作中，組件的設計與安裝應有利于滲透液排空，以利于產生流動誘發(fā)振動。設計制作了螺旋式中空纖維組件，實驗表明其滲透通量能有較大提高，但同時阻力也會隨之增加；考察了螺旋進料管對組件內流體流動與分離性能的影響，并考察和估計了螺旋管內不穩(wěn)定性流動的持續(xù)距離，當不穩(wěn)定性持續(xù)距離達到一定長度時，即能在一定程度上減輕濃差極化，提高滲透通量。因此實際
4、應用中，設置螺旋進料管，并適當減小組件長度，將有利于膜的透過能力的有天律大學博‘}二學位論文摘要效發(fā)揮。實驗研究了氣液兩相流操作對膜過程滲透通量的影響。佑果表明氣液兩相流操作能有效提高膜滲透通量，通量提高率隨操作壓力、原料液濃度以及氣體流速的升高而增大：并用XPS和電鏡技術觀察了在兩相流狀態(tài)下超濾后的膜面，發(fā)現(xiàn)兩相流操作對膜面吸附也有所減輕，尤其是BSA在膜面的吸附量降低較多。)～‘、～在實驗的基礎上，分析了中空纖維內兩相流的流型，并討論了不同流型下兩相流促進傳質的機理，首次考慮了氣體引入對液體透過膜阻力的降低作用，理論分析表明膜外和膜內阻力的降低與操作壓力、原料液濃度及氣體流速有關．并用實驗
5、數(shù)據(jù)進行多元線性回歸得到阻力降低率與上述三個參量的關系。(這些結果對組件設計和工業(yè)應用都將帶來深刻的革新性影響≥。關鍵詞：濃差極化膜污染x射線光電子能譜流動誘發(fā)振動流動不穩(wěn)定性兩相流操作n滅津大學博士學位論文摘要AbstractAsanovelandeffectiveseparationtechnique，membraneprocesshasmanyadvantages．Howeverconcentrationpolarizationandmembranefoulingintheprocessseverallylimititsapplicationanddevelopment．Therefor
6、etoinvestigatethemechanismofthemandtoimprovethemasstransferinthemembraneprocessareveryimportantinpractice．Inthiswork，theadvancedsurfaceanalysistechnique-Xrayphotoelectronspectrumwasemployed，forthefirsttime，tOstudythestaticadsorptionofBSAonthePSmembrane．Thenwetestedthemembranebeforeandafterultrafiltr
7、afionbyusingXPScombinedwithSEM．TheresultindicatesthattheadsorptionratioofBSAismuchhigherthanthatofDextran．Accordingtotheanalysisofthefittingspectrumofsulfur,wefirstlydiscoveredthatchemadsorptionofBSAo
