GS膜干燥技术进展.ppt

Seminar2 Outline 膜领域理论与技术发展干燥过程理论分析气体分离膜干燥技术进展纤维素中空纤维膜的干燥 膜领域理论与技术发展 里程碑事件 膜领域理论与技术发展 干 湿相转化法制备非对称膜 S LoebandS Sourirajan AdvancesinChemistrySeries 38 1962 117 膜领域理论与技术发展 典型的非对称膜结构 膜领域理论与技术发展 应用于气体分离所面临的问题 干燥过程理论分析 干燥物料的分类与特点 胶体无孔物料 a 无孔隙 水份只能在表面汽化 b 所有液体均为物理结合非吸湿多孔物料 a 具有明显的孔隙 b 材料不吸水 c 干燥不收缩膜材料如含氟聚合物 聚砜 聚烯烃类 聚酯类 含硅聚合物等吸湿多孔物料 a 具有明显的孔隙 b 具有大量物理结合水份 c 干燥收缩膜材料如纤维素类 壳聚糖类 聚乙烯醇等 干燥过程理论分析 水份与物料的结合形式 气体分离膜干燥技术进展 液体萃取法 R L Riley J O Gardner U Merten Science 143 1964 801 1964年 Riley等为了更好的保持CA湿膜原有结构 以便进行SEM观察 采用了液体萃取法对CA膜进行干燥 气体分离膜干燥技术进展 表面活性剂浸泡法 D V Kenneth F O Burris I ECProdResandDev 8 1969 84 1969年 Kenneth等将湿态CA反渗透膜浸泡在不同浓度表面活性剂 Tergitol15S7 溶液中15min后置空干燥 干膜再润湿后性能保持很好 气体分离膜干燥技术进展 快速冷冻真空升华法 P K Gantzel U Merten I ECProcDesDev 9 1970 331 1970年 Gantzel等采用快速冷冻真空升华法 atabout 10 干燥湿态CA反渗透膜 所得干膜具有一定的He N2分离能力 湿态CA膜 Quick freezing Vacuumsublimation P l N2为3 1 10 6cm3 STP cm2 s cmHg He N2为34 低于CA本征值97 气体分离膜干燥技术进展 溶剂交换干燥法 A Lui F D F Talbot etal J Appl Polym Sci 36 1988 1809 1988年 Lui等采用溶剂交换法干燥湿态CA反渗透膜 干膜表现出较好的CO2 CH4分离能力 第1溶剂 甲醇 乙醇 异丙醇等 第2溶剂 二硫化碳 己烷 甲苯等 第1溶剂必须亲水性 第2溶剂必须与第1溶剂相溶 并易挥发 气体分离膜干燥技术进展 超临界流体干燥法 超临界流体 SCF 干燥技术超临界流体是指在临界压力 Pc 和临界温度 Tc 以上相区内的气体 特点是其扩散系数和粘度接近气体 而溶剂性能却类似于液体 溶解性能优良 CO2的Tc为31 4 Pc为73 105Pa 纤维素中空纤维膜的干燥 纺丝参数 纤维素中空纤维膜的干燥 湿膜断面形态 断面内层即时相分离 大孔出现断面外层延时相分离 无指状孔 M 1 纤维素中空纤维膜的干燥 不同干膜的断面形态比较 M 2 自然干燥 M 3 乙醇干燥 M 4 2 丁酮干燥 M 5 乙醇正己烷干燥 Allwerefinallydriedinambientairwitharelativehumidityabout50 at15 纤维素中空纤维膜的干燥 不同干膜的收缩程度比较 d drystate w wetstate 纤维素中空纤维膜的干燥 不同干膜的机械性能比较 纤维素中空纤维膜的干燥 不同干膜的结晶度比较 naturaldrying 61 b ethanolexchangedrying 60 2 butanoneexchangedrying 58 d ethanol n hexaneexchangedrying 57 Celluloseisasemicrystallinepolymer Crystallineregionandamorphousregion WaterinCHFMisintwostates Bondedwaterandfreewater 纤维素中空纤维膜的干燥 纤维素对不同液体的吸附能力比较 纤维素与不同液体的溶解度参数比较 单位 cal ml 0 5 25 ThreeforcesexistedinCHFMafterbeingsolventexchanged water cellulosewater solventsolvent solventa 纤维素中空纤维膜的干燥 不同的干燥速度与轴向收缩比较 t at t dryingtime o originaltime Bondedwaterisinanequilibriumstateandshowslittleinfluence 纤维素中空纤维膜的干燥 干燥结果的理论分析 Water solventandsolvent solventaffinitiesarethecrucialfactors Naturaldryingstrongwater waterhydrogenbonds slowevaporationEthanolexchangedryingstrongethanol waterandethanol ethanolhydrogenbonds2 Butanoneexchangedrying2 butanone waterhydrogenbondsandaffinityfrompolargroupEthanol n hexaneexchangedryingNon polarmoleculesandnoaffinitywithwater 纤维素中空纤维膜的干燥 不同干膜的气体渗透性能比较 Thesevaluesaretoolit