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室内烟尘过滤

浏览: 发表时间:2020-04-05 16:53:17

室内空气过滤作用、膜材与气体间相互作用和气体在膜孔壁上的吸附或脱附等。滤膜的膜孔很少是圆形的,当孔径从几十个微米到大于2啪时,其传输机理将发生很大变化,即从湍流、黏滞流、克努森扩散、表面扩散到毛细管凝聚和分子筛。当气体分子的平均自由程远小于膜孔径时,气体传输主要以层状黏滞流形式进行,它本质上不具有选择性。当气体分子的平均自由程远大于膜孔径时,气体在多孔介质表面上的吸附很弱,传输机理主要是克努森扩散。在相容的条件下,不同气体的传输比例是与它们的分子重量的平方根成反比的,即密度小的气体传输得快。由于大部分膜都有一个孔径分布,气体通过这样的膜时,克努森扩散和黏滞流等机制可同时发生。如混合气体成分在孔内壁上的被吸附,并按表面扩散方式通过多孔介质,这时的驱动力是被吸附相成分的浓度梯度。在足够高的相对压力和低温条件下,表面扩散的传输比例远大于克努森扩散,在孔内壁上强吸附的组分比被弱吸附的组分传输得更快。
表面扩散还减小有效直径,在多层吸附的情况下,且当混合气体中被强吸附的组分的相对压力足够高,那么这种组分就可以凝结和完全充满膜孔。如其他组分在凝聚相中的溶解度是低的,这时它们的传输比倒将显著地降低,同时膜的选择性将大大提高。当孔径和分子尺寸相当时,气体分子与孔壁的相互作用将是十分强烈的。分子的大小和分子与孔壁之间亲和力的微小差异将导致通过膜孔的气体吸附和扩散作用的巨大差别,这种行为就是众所周知的“分子筛”。对于空气净化,所讨论的问题是让其中一种气体(净化空气)透过膜,而其他种类的气体被截留或透过的较少,于是研究渗透率(通量)是膜过滤机理分析的重要内容。
在这一范围中,黏滞流的影响将变得不重要了。当压力小于l MPa时,气体通过多孔膜与平均压力无关。这时代替黏滞流的另两个机制变得非常重要,即表面扩散和毛细管凝聚。如一种或几种气体的混合物通过膜时与膜7L的相互作用将导致表面扩散发生。其传输量(渗透率)方程式  表面扩散的贡献随孔径的减小而增加,然而表面扩散的效率决定于D,和dX./dp值。在较高的吸附和相互作用能下,分子在已知表面上的物理或化学吸附量是较大的。物理吸附的缺点是对性质不同的气体的选择性不强,一般不会增加分离效率。
毛细管凝聚是指在进料边的膜面上产生毛细管凝结的同时在膜的背面进行着落透扩散和蒸发。气体凝结前先在}L壁上吸附,气体在整个iL表面上的吸附使膜孔内任何地肯的实际压力总小于毛细管凝聚压,吸附会促进大的气体分子沿表面的传输。即和较小的气体分子相比,大分子比小分子通过膜的速度更快。

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