固体粒子对板式膜吸收过程的传质强化

分别采用纯CO2-去离子水和不同浓度的NaOH溶液为实验体系,在板式膜器中研究了第三相固体粒子对膜吸收过程传质效果的影响．分别考察了在不同粒子种类、搅拌转速、传质体系、化学反应强度、膜孔隙率等因素下固体粒子对传质强化的影响．结果表明,随着粒子固含率的增大,传质系数和增强因子均有所提高,当粒子固含率增大到一定范围后,传质系数和增强因子的变化趋于平缓．在固含率一定的条件下,不同种类的固体粒子对膜吸收过程的强化效果随着固体粒子密度的增加而减小．传质系数随着搅拌转速的增大而增大,但高搅拌转速下固体粒子的强化作用减弱．膜吸收过程的传质系数和增强因子随着化学反应强度的增强而增加．随着粒子固含率的增大,不同膜孔隙率对传质效果的差异减小,且孔隙率越小,固体粒子对膜吸收传质过程的强化效果越好．其中,对于纯CO2-去离子水体系,当孔隙率为20％,粒子固含率为1．5gL^（-1）时,固体粒子的加入可使传质系数提高1．45倍,增强因子可达2．45．     

热致相分离聚偏氟乙烯膜接触器法高压吸收CO2过程及数学模拟

研究了膜接触器法高压吸收混合气中CO2的过程,考察水作为吸收剂时,操作压力、气体和吸收剂流量对聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜脱除CO2效果的影响.通过物理传质模型得出气相、膜相和液相的传质方程式,构建了二维数学模型,并结合边界层条件和多物理场耦合分析软件(COMSOL MULTIPHYSICS)对膜接触器法高压物理吸收CO2的过程进行了模拟预测.结果表明,吸收过程中膜的润湿情况显著影响CO2传质效果;在数学模型中引入润湿率,可以较准确预测CO2的物理吸收效果.     

膜接触器 复合有机胺溶液捕集CO2(英文）

本文提出一种基于氨基酸盐的CO₂复合吸收剂,采用膜接触器 复合溶液耦合技术研究了吸收CO₂的性能,并与单一氨基酸盐溶液吸收性能进行了比较,讨论了气液流速等因素对气液出口CO₂浓度、捕集效率和总传质系数的影响,开发了一个阻力层模型预测膜接触器的总传质系数。结果表明：复合溶液的性能明显好于单一氨基酸盐溶液;与单一溶液比较,使用复合溶液,气相出口CO₂浓度较低,液相出口CO₂浓度较高,捕集效率也较高;复合溶液的总传质系数明显高于单一溶液。可以证实,在膜吸收过程中氨基酸盐基复合溶液是一高效的CO₂吸收剂。模型的预测值符合实验值。     

苯-N-甲酰吗啉体系膜基吸收传质过程全微分模型研究

根据双膜理论建立了全微分传质动力学模型, 以苯-N-甲酰吗啉(NFM)水溶液体系为代表, 研究了聚丙烯PP疏水性微孔膜接触器的传质过程, 并通过理论模拟及实验考察了气液相流速、气液相进口浓度、液相N-甲酰吗啉浓度、气液流动方式及膜接触器形态对苯传质通量及去除效率的影响. 结果表明, 模拟值与实验值吻合良好, 误差控制在20%以内. 当气相流量或气相进口浓度较低时, 气相传质为控制步骤, 而随着气相流量和气相进口浓度升高, 液相流量对传质过程的影响显著增加. 传质通量随气液相流量和气相进口浓度的增大而增大. 液相进口浓度及膜丝内径的增大显著降低传质通量. 另外, 较薄的膜丝壁厚有利于传质的进行, 气液逆向流方式较同向流方式可获得更高的传质通量.     

T形微通道中气泡分散流的传质性能

在T形微通道中,以错流剪切的分散方式实现了微米级分散气泡的制备,并以NaOH水溶液吸收CO2为对象,考察了气．液微分散体系的分散规律和传质性能．通过考察两相流速对气泡分散尺寸的影响,建立了预测气泡形成尺寸的数学模型．根据气泡的初始分散尺寸、流动阶段的体积变化以及传质完成后的尺寸,首次测定和区分了气泡形成阶段和运动阶段的传质量,建立了原位测定气泡分散流传质系数札的方法,并考察了两相流量对札的影响．结果表明,由于微通道中气泡的形成时间很短,形成阶段的传质量在总传质量中所占的比例很低．气泡分散流的传质系数主要受液相流量的影响,气相流量的影响基本可以忽略．基于实验结果,建立了计算传质系数鼠的无因次准数关联,计算结果与实验结果符合良好．     

无机盐活化剂一氨基酸盐基溶液捕集温室气体CO2

将无机盐K3PO4、K2HPO4和KH2PO4作为活化剂,分别添加于氨基乙酸盐溶液中,形成CO2活化吸收剂,采用膜接触器-再生循环装置,评价和比较了氨基乙酸盐和活化吸收剂捕集CO2的性能,研究了活化剂的浓度、气液流速等因素对总体积传质系数、传质通量和捕集率的影响。结果表明,磷酸盐活化剂在氨基乙酸盐吸收剂中,对CO2的捕集均产生影响,活化效应存在PO4^3-〉HPO4^2-〉H2PO4^-的规律;添加少量活化剂的作用比添加较多量的活化作用大;活化吸收剂的捕集率明显大于非活化吸收剂;膜吸收流体力学状态的改变,能够改善膜接触器传质性能,增大传质通量,但增大的程度有限。     

中空纤维致密膜基吸收CO2传质过程

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH,MEA,DEA和TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质通量及传质速率的影响.其中,用2×103mol/m3NaOH作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,其传质效率与膜自然渗透相近.     

低能量链端对聚苯乙烯薄膜铺展和润湿行为的影响

通过低能量功能端基的表面富集作用,研究了聚苯乙烯（ＰＳ）薄膜在聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）表面上的铺展和润湿动力学．用光学显微镜跟踪了ＰＳ薄膜的润湿行为,并对高分子熔体膜中非连续部分尺寸的增大速率进行了测定．分别用ＸＰＳ和ＡＦＭ对ＰＳ薄膜的表面组成和ＰＳ液滴的平衡接触角进行了测定．发现具有低表面能的氟碳端基在薄膜表面富集使ＰＳ薄膜的表面张力下降,并使ＰＳ液滴在ＰＭＭＡ表面上的平衡接触角减小,从而使高分子熔体膜中非连续部分尺寸的增长速率下降,得到了与液液界面铺展和润湿理论一致的实验结果．     

非离子表面活性剂Triton X-100溶液在不同生长期小麦叶片表面的润湿行为

选择不同生长期小麦叶片,利用座滴法研究了非离子表面活性剂Triton X-100在小麦叶片表面接触角,考察浓度对接触角、粘附张力、固-液界面张力及润湿状态的影响。研究表明,在低浓度下,表面活性剂分子在气-液界面吸附量(ΓLV)和固-液界面吸附量(Γ'SL)相似,但吸附量较少形成了不饱和吸附层,接触角保持不变,其润湿状态为Cassie-Baxter状态;当浓度进一步增加,液滴突破叶片表面三维立体结构中存在的钉扎效应,取代空气层而处于Wenzel状态,接触角陡降,同时Γ'SL/ΓLV远大于1;当浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,表面活性剂分子在气-液界面和固-液界面形成饱和吸附层,并产生毛细管效应,使溶液在小麦叶片三维立体结构中产生半渗透过程,此时接触角保持不变。     

接触角及其在表面化学研究中的应用

润湿是一种流体取代界面上另一种流体的界面现象,通常是指液体从固体表面取代气体的过程。如在干净玻璃板上加水,排走表面上的空气形成薄的水膜,即为铺展润湿,简称铺展,此过程的特点是原固气界面消失,气液界面扩大,并形成新的固液界面。将固体完全浸渍于液体中,固气界面消失,气液界面不变,形成新的固液界面,此过程为现润湿（浸湿）。液体与固体接触,气液和固气界面减小,形成固液界面的过程为沾湿。润湿过程涉及固体和液     

驱油体系的驱油效率及其在模拟岩芯表面的润湿性研究

In order to research the flooding efficiency of flooding systems and wettability on the simulant rock surface,the orthogonal-test-design method was used to determine the optimal formula for the crude oil from the Chunliang zone of Shengli oil field by transient interfacial tension（IFT）. The results indicate that two optimal formulas are naturally mixed carboxylate SDC-V（0.35%,0.36%）,nonionic surfactant FBB（0.06%,0.07%）,Alkaline NaHCO3 / Na2CO3 weight ratio of（0.8%,1.2%）and HPAM（0.05%,0.15%）,and in the coreflood experiment,their oil recovery are（14.6%,16.7%）OOIP respectively. The contact angles have been determined for the two optimal formula systems and their components on the simulant rock surface,which points out the relationship between the flooding efficiency and contact angle is showed identification,that is,the more oil recovery the less contact angle. It will be useful to the application research of microgravity.     

醇胺分子结构及其CO2捕集能力

研究了一乙醇胺及其衍生物的非环状醇胺的分子结构与其吸收捕集CO2性能之间的关系．通过实验测定了在313．15K和393．15K两个温度下,CO2分压从1kPa到700kPa条件下,CO2在不同醇胺水溶液中的溶解度,分析研究了羟基与烷基间的链长、取代烷基位置、氨基上烷基链数目及烷基羟基链数目、羟基位置和两个羟基的影响．结果表明,不同分子结构的醇胺水溶液对CO2的吸收能力有明显差别．根据CO2的捕集分离要求,选择合适的溶剂,可大幅度提高溶剂的CO2捕集能力．     

Relation between contact angle and the cross-sectional area of small, sessile liquid drops

In this theoretical study, the cross-sectional areas of small, sessile drops were calculated for solid surfaces with a wide range of wettability. These areas were then used to estimate obstruction of rectangular gas flow channels by sessile liquid drops. Our findings suggest that even a small improvement in wettability (i.e., a lower contact angle) will lead to a substantial decrease in blockage. This work has implications for small channels that contain two-phase flow, such as those found in fuel cells.     

调节氧化镉-炭黑界面高效电催化CO2还原生成CO

通过调节氧化镉与炭黑之间的界面实现了高效电化学二氧化碳还原. 不同氧化镉和炭黑含量的 CdO/CB复合材料利用超声处理方法制备. 采用X射线衍射、 X射线光电子能谱和透射电子显微镜对所得复合材料进行表征, 揭示了其结构组成和形貌. 用H型电解池对CdO/CB复合材料电催化二氧化碳还原的性能进行测试发现, CdO质量分数为20%的CdO/CB 可在-1.0 V(vs. RHE)电位下获得高达92.7%的总法拉第效率, 而纯CdO在相同条件下的法拉第效率仅为69.5%. CO的法拉第效率最高可达87.4%. 进一步的对比实验和动力学研究结果表明, CdO/CB具有更高的电催化CO₂还原性能源于复合材料中氧化镉与炭黑之间的界面和高接触面积. 此外, CdO/CB可在至少10 h的二氧化碳电还原反应中保持稳定的CO法拉第效率.     

CuO/BiVO4光催化剂的制备及光催化CO2还原性能

基于类十面体钒酸铋(BiVO₄)和氧化铜(CuO)纳米颗粒, 构筑了CuO/BiVO₄异质结光催化剂; 利用X射线衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱仪(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 光电流响应谱(I-t)、 电化学阻抗谱(EIS)和荧光发射光谱(PL)对催化剂的形貌、 结构和光电性能进行了表征和分析. 结果表明, CuO纳米颗粒均匀地负载在BiVO₄的表面, 通过控制铜源的用量可以调节CuO的含量, 其含量对CuO/ BiVO₄异质结的可见光吸收能力和光生载流子的分离效率有很大的影响. 在气固反应体系下, 对CuO/BiVO₄异质结的光催化还原CO₂的性能进行了研究. 结果显示, 光催化还原CO₂的主要产物为CO和CH₄; 随着CuO含量的增加, CO的产率逐渐降低, 而CH₄的产率先增加后降低, 最优化催化剂CuO/BiVO₄的CO和CH₄的产率分别为0.62和1.81 μmol·g^-1·h^-1, 对CH₄的选择性达到最大值(93%). 能带结构分析和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明, CuO/BiVO₄中光生电荷的转移符合Z型转移机制. Z型异质结构的形成, 促进了光生电子和空穴的分离, 提升了催化体系的氧化还原能力.     

TFTTP作为阴极缓冲层提高有机薄膜太阳能电池的内建电场和载流子收集效率

采用一种新型的电子传输材料TFTTP作为阴极缓冲层提高基于SubPc/C60异质结的有机薄膜太阳能电池的性能. 通过在有机活性层和金属电极之间加入TFTTP界面层,器件的能量转换效率提高了约30%. 系统研究了器件的二极管特性、光电流特性以及内部的光场分布情况,结果表明,TFTTP阴极缓冲层的引入可以有效地提高器件的内建电场,进而增加电荷转移激子的分离效率. 通过使用TFTTP作为阴极缓冲层,在C60/金属界面形成良好的欧姆接触,降低了界面接触电阻,有利于自由载流子的收集.     

含二氮杂萘酮结构聚醚砜酮膜的微波等离子体处理研究

含二氮杂萘酮结构型聚醚砜酮(ＰＰＥＳＫ)是近年来本研究组开发成功的新型耐高温聚合物[1].该聚合物具有优异的力学性能和突出的耐热性,玻璃化转变温度(Ｔｇ)为265～305℃(随砜酮比不同而变化),其结构式如下:ＯＮＮＯＳＯＯＯＮＮＯＣＯ　　研究表明,用ＰＰＥＳＫ制成的气体分离膜对Ｏ2/Ｎ2、ＣＯ2/Ｎ2有良好的气体渗透性和透过选择性[2,3],但由于其亲水性不高进而限制了它在纳滤膜和反渗透膜等方面的应用,因此有必要对其进行改性.目前,常用的膜及膜材料改性的方法有磺化、氯甲基化季胺化、接枝等化学改性和低温等离子体与辐射等物理改性.其…     

Droplet spreading on microstriped surfaces

When a droplet of fluid is deposited on a surface with chemical and/or topological patterns, its static shape is highly dependent on the 2D distribution of the patterns. In the case of chemical stripes, three distinct spreading regimes have been observed as a function of wettability contrast between the two kind of stripes. For low wettability contrast, the droplet spreads with the same [corrected] velocity normal and parallel to the stripes [corrected] and the macroscopic contact angle is close to Cassie's contact angle. When the wettability contrast is intermediate/high, the resulting shape of the droplets is elongated. In the intermediate wettability contrast regime, an ideal situation shows stick and slip behavior of the contact line, during which the contact line jumps from one stripe to another. For a high wettability contrast, the confinement of the fluid between two chemical stripes leads to a 2D spreading.     

聚酯类食品包装材料中二氧化钛在食品模拟物中的迁移规律

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP–MS),在不同的模拟迁移条件(模拟物、盛放温度、接触时间、乙酸浓度、使用次数等)下,研究聚酯类食品包装材料中二氧化钛在6种食品模拟物(水、4%乙酸、10%乙醇、65%乙醇、正己烷和异辛烷)中的迁移规律。结果显示:食品模拟物的属性对迁移行为有显著影响,迁移量随温度的升高及时间的延长而增加,食品的酸性越强,二氧化钛的迁移量越大。因此需适量控制聚酯类食品包装材料的反复使用次数、盛放食品时的温度和时间以降低二氧化钛迁出风险。