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如今,CO2引起的温室效应问题日益严重,而气体吸收膜接触器(简称膜接触器)技术是目前最具前景的CO2捕集技术之一。然而,在膜接触器长期运行过程中,会出现膜浸润现象。膜浸润使CO2吸收速率大幅度下降,是影响膜接触器技术商业化的一个重要因素。因此,膜浸润的机理如何、怎样有效减缓膜浸润现象等问题吸引了许多研究者的注意,这也是本论文研究的主要内容。区别于之前的研究者关注吸收剂与膜浸润的关系,本论文系统地研究气相条件对PVDF中空纤维膜接触器内膜浸润的影响。一方面考察气相压力对膜浸润速率的影响;另一方面探究CO2作为气体中的一种组分对膜浸润的影响。为此,在不同的实验条件下测定膜接触器的CO2通量、膜相传质系数和阻力减缓参数,以评估膜浸润情况。实验结果表明:1.增大气相压力能有效减缓膜浸润速率,增大CO2吸收速率。从膜接触器运行初期开始,间歇性地每隔60 min增大气体压力,使得气体在膜接触器入口处气压力增大至13.84 kPa,10 min后调回至原状态时,相比于没有增大气相压力状态,其阻力减缓率最高可达到0.74,CO2通量增大量可达PVDF中空纤维膜完全未浸润状态时的23.31%左右,且600 min后溶液中的CO2浓度为0.30 mol/L,相比于未增大气相压力下的CO2浓度0.20mol/L,其CO2总吸收量增大了 38%左右。此外,在膜接触器运行过程中,当气相入口处压力为13.84 kPa的10 min内,气相出口压力减少0.34kPa左右,当气相入口处压力调回0.67kPa时,气相出口处压力相比于原压力状态减小0.050 kPa左右,表明气相出口处CO2流量减小,此现象证明当气相压力增大至使膜孔内的跨膜压差ΔPL-G<O时,能将方向推动渗入膜孔中的吸收液,减小膜浸润程度。2.将相同实验条件下向膜接触器壳程通入CO2与N2所得膜相传质系数进行对比可知:通入CO2时膜相传质系数下降量大约为通入N2时的两倍,证明CO2能加快膜浸润;此外,在吸收液温度为25℃、液速W1为0.26 m/s、气速us为0.029 m/s、液相进口压力为20 kPa、气相进口压力为0.406 kPa的条件下,在PVDF中空纤维膜接触器内,由DEA溶液引起的膜相传质系数下降量占39%左右;由CO2本身引起的膜相传质系数下降量12%左右;由DEA与CO2相互作用所引起的膜相传质系数下降量占49%左右。3.红外表征结果显示,在膜接触器运行的过程中,没有物质与膜表面发生化学反应,改变膜表面的疏水性,影响膜浸润。EDX扫描、SEM扫描结果证明CO2会加速膜浸润速率,且DEA与CO2的反应产物对膜浸润无影响。此外,SEM扫描图表明当PVDF中空纤维膜孔被浸润时,膜孔结构改变,大孔数变多,小孔数变少。