PVDF吸收二氧化碳技术

PＶＤＦ中空纤维膜吸收器捕

获CO2的工艺技术

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

2.CO2吸收的技术的发展3.前人进行的相关实验Poly(vinylidenefluoride)，英文缩写PVDF，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能(a)横截面

(b)外皮肤层

(c)内表面

(d)外表面相关技术的发展分离和回收ＣＯ２的技术包括各种物理和化学方法如变压吸附、低温分馏、溶液（化学）吸收、深冷法和膜分离法等。其中，膜基气体吸收（ＭＧＡ）技术因具有无相变、能耗低、无二次污染、设备简单和易于操作等优点，受到国内外研究者的青睐。随后研究发现醇胺溶液与ＣＯ２的化学反应均为可逆反应有利于吸收液的再生。然而这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。近年来，研究者们也在积极探索优良的复合吸收剂以弥补单一吸收剂的不足。在膜材料方面，多数研究者采用了聚丙烯（pp)膜进行实验,而对聚四氟乙烯（PTFE)和聚偏氟乙烯（PVDF)等的研究较少。前人进行的相关实验（Wangetal.,2010)：开发了从气体中捕集CO2相关技术如吸收，吸附，低温蒸馏和膜分离。（Driolietal.,2005）：气体和液体溢流率的独立控制可以预防淹塔和泡沫夹带。(PedersonandDannstorm,1997;FeronandJensen,2002;Yanetal.,2007;El-Naasetal.,2010)：使用聚丙烯（pp)进行膜接触捕获CO2。(Xuetal.,2008)：用湿法纺丝方法被用来制造中空纤维膜，以内孔流率的70%的溶液除去内表层和与低质量反FER电阻产生的膜。(HenisandTripodi,1981;Lietal.,1999):气体渗透速率可以PoiseuilleandKnudsen组合测定。(Tassellietal.,2005)：密度测量计算中空纤维膜总孔隙率。

(Maleketal.,1997)：控制液相压力比气相压力高0.2×105帕可以防止液相产生气泡。(Frankenetal.,1987)：CEPw和外表面的水接触角试验以检查膜的润湿性。(FeronandJensen,2002)：在较高的温度下，CO2背压【通常用于描述系统排出的流体在出口处或二次侧受到的与流动方向相

反的压力（大于当地大气压)】也增加，可降低传质的驱动力。（Stevenetal.2003）当气体速度从0.01米/秒增加至0.05米/秒，液体以0.4米/秒的恒定速度进行汽提，二氧化碳汽提量几乎

保持不变。Experimental1.以蒸馏水为吸收剂，纯CO2分别在进料器腔侧和膜接触器组件的壳侧流动2.流出的含有不同浓度的吸收剂作为原料流入分离装置3.纯N2作为穿透气流过汽提模块的壳侧，所有的实验中控制液相压力比气相压力高0.2×105Pa，防止产生泡沫4.气液两相采用逆流的方式，气体的压力和流速以及液体的流速可由控制阀控制5.用ＧＣ型气相色谱检测进出口膜的CO2浓度，以确定CO2的吸收量6.进样前，所有实验都运转30min达到稳定状态Resultsanddiscussion平均压力和N2的渗透压力的关系从图中可以看出平均压力和渗透压力成正比纯CO2–蒸馏水系统在PVDF中空纤维膜的传质阻力

气相和液相在膜中的流动速度对CO2吸收的影响（T=26℃）

由图可以看出随着CO2吸收量的增加，液体的速度在增加，而气体的速度在下降。这主要因为气体流率加快导致气体在膜接触器中停留时间大大缩短，使ＣＯ２未被充分吸收就离开膜组件，从整体上降低了脱除率。而液体流率增大加强了吸收液的湍流扰动，ＣＯ２能较快从液相边界层扩散至吸收液本体，使界面吸收液不易饱和，气液间浓度梯度增大，有利于ＣＯ２扩散到液相，从而提高脱除率。液相压力和温度对CO2的吸收量的影响

由图可知液体的吸收压力随CO2吸收量的增加而增加，而温度刚好相反气液相的速度对CO2解吸的影响

由图知随着解吸的进行，气液相的速度在下降液相的压力和温度对CO2解吸的影响由图可知，液相的温度升高和降低液体压力均有利于CO2解吸Conclusion1.逆流有利于吸收

原因：膜吸收过程的主要传质推动力为浓度差，逆流操作时气液间浓度梯度较并流时大，因而逆流吸收效果优于并流。逆流操作还能加强吸收液的