溶菌酶动态膜结晶传质过程研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜对溶菌酶动态膜结晶进行了实验研究,重点考察动态结晶过程中的结晶溶液流速和洗脱液流速对溶剂跨膜通量及总传质系数的影响.结果表明,跨膜通量和总传质系数均随实验的进行而减小;总传质系数不仅与操作条件有关,还与结晶溶液中蛋白质的浓度有联系.

装填分率对溶菌酶溶液膜结晶过程的影响

采用三种不同装填分率的聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜组件,分别对溶菌酶溶液膜结晶过程进行实验研究,考察了不同装填分率下结晶溶液及洗脱液流速对溶剂跨膜通量和溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,由于膜组件中纤维分布不均,导致低装填分率(12.4%)下结晶溶液流速在合适范围内的升高并不能有效提高跨膜通量,而对高装填分率(24.7%)下溶剂跨膜通量的影响不大;不同装填分率下溶剂跨膜通量都随着洗脱液流速的升高而增大.在较低的装填分率下,控制合适的结晶溶液流速及洗脱液流速均可以结晶制得质量较好的晶体.

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。

真空膜结晶法结晶溶菌酶的实验研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜对真空膜结晶溶菌酶进行了实验研究.考察了膜下游真空度、蛋白质浓度、料液流速、添加剂、pH和离子强度对溶剂跨膜通量及溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,真空度应控制在0.015 MPa左右;溶菌酶真空膜结晶的最佳浓度为20 mg/mL;结晶溶液的流速以288μm/s为宜;结晶溶液中加入一定添加剂如丙三醇、DMSO等,可以有效提高溶剂跨膜通量,改善晶体质量;在相同离子强度下,pH值越大膜通量越低,在不同的pH值下可以得到不同形状的晶体.

微孔膜界面响应法对结晶介稳区宽度的精确测定

在膜蒸馏结晶过程的基础上,根据膜选择性脱除溶剂、膜孔区域成核导致通量骤减的原理,开发了一种以微孔膜界面响应结晶成核的新方法,精确测定高浓度、低透光溶液的结晶介稳区宽度.采用微孔膜界面响应法分别探究了氯化钠、硝酸钾和氯化铜几种二元水溶液体系的成核生长过程,并完成介稳区宽度测定.结果表明,微孔膜界面响应法的通量衰减转折点总是早于激光法的光强信号转折点,随温度的升高,跨膜通量升高,介稳区宽度增大;对于低透光率溶液体系,激光法的光强信号极低,无法测定,而微孔膜界面响应法则可以完成相应体系的成核响应和数据测定.

气体扩散层内部交叉流动对PEMFC水跨膜输运影响分析

质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部相邻流道间的压差产生了交叉流动,其作用于气体扩散层(GDL)内部,有利于改善传质,增强液态水的排出,对反应物供给有着至关重要的影响。为理解交叉流动对反应物分布及水的跨膜输运过程的影响,本文建立了一个耦合交叉流动与水跨膜输运过程的三维两相模型,并通过搭建的测试系统对单电池进行测试以验证模型,分析了影响交叉流动的因素、路径和对水跨膜输运的影响。结果表明,交叉流动迫使气体从高压流道角落进入GDL流向相邻低压流道,并在下一流道的角落处流出。交叉流动速度随相邻流道间压差增大而增大,与阳极相比,阴极的压降更高,导致阴极的交叉流动速度高于阳极。阴极最大交叉流动速度(0.13 m/s)靠近流道出口,而阳极最大交叉流动速度(0.05 m/s)靠近流道入口。交叉流动使流道拐角处具有更大的以电渗拖拽为主的跨膜水通量,还促进了脊下聚集的水的清除从而影响了以浓差扩散为主的跨膜水通量。气流对入口区域的吹扫降低了入口区域的膜态水含量,出口区域的高浓差扩散提高了出口区域的膜态水含量。

直接接触式膜蒸馏活化能的研究

利用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)3种疏水性平板膜,各取3种孔径,进行直接接触式膜蒸馏(DCMD)纯水实验,考察了进料流量、膜结构、膜材料等因素对DCMD表观活化能和指前因子的影响。实验结果表明:随着进料流量的增加,表观活化能和指前因子降低。综合考虑膜材料、膜孔结构等因素的影响,较大孔径的PTFE膜具有最好的膜蒸馏性能。

膜蒸馏耦合结晶技术处理碱渣废水

提出了一种采用直接接触式膜蒸馏耦合冷却结晶技术处理碱渣废水的工艺,成功实现了废水处理装置的连续、稳定运行和废水的零排放。在不同操作条件下,考察了物料流量、废水浓度、膜的重复使用等因素对系统中蒸馏过程和通量结果的影响。结果表明,在进料温度50℃、冷侧循环水温度20℃,冷热两侧流量0.55L/min时,进行边进料边采出的零排放连续操作,稳定通量可达9.0kg/(m2·h)左右。该结果证实了膜蒸馏耦合结晶技术处理碱渣废水的可行性。