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系統識別號 U0002-2806200715560900
中文論文名稱 回流與雙行程效應對薄膜質量交換器效率之影響
英文論文名稱 Effects of Recycle and Double Pass on the Performance of Membrane Mass Exchangers
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學工程與材料工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemical and Materials Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 潘建泓
研究生英文姓名 Jian-Hung Pan
學號 694360396
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-21
論文頁數 117頁
口試委員 指導教授-葉和明
委員-蔡少偉
委員-何啟東
委員-葉和明
中文關鍵字 薄膜透析  薄膜萃取  外回流  單行程  雙行程 
英文關鍵字 Membrane Dialysis  Membrane extraction  External Recycle  single-pass  double-pass 
學科別分類
中文摘要 本文前段所研究單元為,單行程與雙行程交流系統在薄膜透析中加入外回流裝置的影響,其中雙行程中為透餘相取雙通道並分為A-B與B-A兩種。在回流操作的影響下,試著增加流體速度克服因為回流時而與入口進料混合而降低了質傳驅動力(濃度的不同),並考慮能得到多少的改善現象。後段的薄膜萃取中,同樣是在較大的進料體積流率或較高的進料濃度下可得到改善的現象,這些都可在理論中完整驗證出來。在薄膜萃取雙行程部份為透餘相與透析相皆為雙通道與透析系統中雙行程部分只有透餘相雙通道有所區別。在單行程與雙行程兩種系統比較上,單行程回流質傳已可達到改善現象,而在同樣條件下的雙行程系統中,雙行程模式可更提供流體速度的增加,使雙行程系統能比單行程系統更提高了質傳效果。結論為在此兩種理論研究結果可證明提高濃度、提高兩相體積流率皆能有效地提高質傳效率。
英文摘要 The effect of external recycle on membrane dialysis with single pass in both phases or with double pass in the retentate phase, operated under cross flow was investigated. Considerable improvement is obtainable by using recycle operation to create the describable effect of increasing the fluid velocity, which overcomes the undesirable effect of decreasing the mass-transfer driving force (concentration difference) due to the remixing at the inlet. Theoretical predictions were also carried out for membrane extraction with double pass in both phase. The performance is further improved for higher input volume flow rate, or high inlet concentration. In contrast to a single-pass module, improvement in mass transfer is achievable for some double-pass membrane extraction providing the increase of fluid velocity.
論文目次 致謝•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• I
中文摘要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• II
英文摘要 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• III
目 錄 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• IV
圖 目 錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• VI
表 目 錄 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• VIII
第一章 緒論 •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1-1 薄膜特性••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1-2 薄膜分離之驅動••••••••••••••••••••••••••• 2
1-3 薄膜分離上的應用••••••••••••••••••••••••••4
1-4 薄膜透析技••••••••••••••••••••••••••••••• 5
1-5 薄膜萃取技•••••••••••••••••••••••••••••••6
1-6 研究目的•••••••••••••••••••••••••••••••• 8
第二章 文獻回顧••••••••••••••••••••••••••••••••• 10
第三章 理論分析••••••••••••••••••••••••••••••••• 15
3-1 透析系統中質傳效率推導•••••••••••••••••••• 15
3-2 質量傳送係數••••••••••••••••••••••••••••• 16
3-3 單行程回流式交流型平板薄膜透析系統•••••••••• 19
3-4 二行程回流A-B型交流式平板薄膜透析系統••••• 25
3-5 二行程回流B-A型交流式平板薄膜透析系統 •••••33
3-6 二行程型並流式順流平板薄膜萃取系統•••••••••• 39
3-7 二行程型並流式逆流平板薄膜萃取系統•••••••••• 45
第四章 計算範例••••••••••••••••••••••••••••••••• 50
第五章 結果與討論•••••••••••••••••••••••••••••••• 55
5-1 進料體積流率變化與回流對透析效果的影響•••••• 55
5-2 進料濃度變化對透析效果的影響•••••••••••••• 56
5-3 擴散係數對透析效果的影響••••••••••••••••••• 56
5-4 回流比對透析效果的影響•••••••••••••••••••• 57
5-5 各系統提高率的比較•••••••••••••••••••••••• 59
5-6 單行程與雙行程的比較•••••••••••••••••••••• 60
5-7 萃取部份單行程與雙行程的比••••••••••••••••• 60
第六章 結論••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 96
符號說明•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 97
附錄•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 101
參考文獻•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 112

圖 目 錄
圖1-1 薄膜分離程序及分離物性之差異 3
圖1-2 壓力差為驅動力薄膜之分離特徵 3
圖3-1 質量傳送方向 15
圖3-2 濃度分佈 16
圖3-3 單行程回流式順交流型平板薄膜透析系統示意圖 20
圖3-4 雙行程回流式A-B type型平板薄膜透析系統示意圖 27
圖3-5 雙行程回流式B-A type型平板薄膜透析系統示意圖 34
圖3-6 並流雙行程順流型薄膜萃取系統 42
圖3-7 並流雙行程逆流型薄膜萃取系統 46
圖5-1-a. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••62
圖5-1-b. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••62
圖5-1-c. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=1.0(cm3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••63
圖5-2-a. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下透餘相雙行程A-B交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••64
圖5-2-b. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下透餘相雙行程A-B交流型尿素透析數據 •••••••••••••••••64
圖5-2-c. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=1.0(cm3/s)下透餘相雙行程A-B交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••65
圖5-3-a. Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••66
圖5-3-b. Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••66
圖5-3-c Ca,i×103 =5(mol/m3)與Qb×107=10(m3/s)下單行程交流型尿素透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••67
圖5-4-a. Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單行程交流型蔗糖透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••68
圖5-4-b. Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下單行程交流型蔗糖透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••68
圖5-4-c. Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)與Qb=1.0(cm3/s)下單行程交流型蔗糖透析數據圖 •••••••••••••••••••••••••69
圖5-5-a. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單行程交流型尿素透析提升率 •••••••••••••••••••••••••70
圖5-5-b. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下單行程交流型尿素透析提升率 •••••••••••••••••••••••••70
圖5-5-c. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=1.0(cm3/s)下單行程交流型尿素透析提升率 •••••••••••••••••••••••••71
圖5-6-a. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下透餘相雙行程A-B型尿素透析提升率 •••••••••••••••••72
圖5-6-b. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.5(cm3/s)下透餘相雙行程A-B型尿素透析提升率 •••••••••••••••••72
圖5-6-c. Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)與Qb=1.0(cm3/s)下透餘相雙行程A-B型尿素透析提升率 •••••••••••••••••73
圖5-7-a. Ca,i =0.5×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單雙行程萃取提升率比較 •••••••••••••••••••••••••74
圖5-7-b. Ca,i =2×10-3 (mol/cm3)與Qb=0.1(cm3/s)下單雙行程萃取提升率比較 •••••••••••••••••••••••••74
圖5-7-c. Ca,i =0.5×10-3 (mol/cm3)與不同Qb下單雙行程萃取提升率比較 •••••••••••••••••••••••••••••••••75

表 目 錄
表1-1 薄膜分離程序之應用領域 ••••••••••••••••4
表5-1 單行程交流型尿素透析Ca,i =1×10-3 (mol/cm3)••• 77
表5-2 透餘相雙行程A-B交流型尿素透析Ca,i =1×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••79
表5-3 透餘相雙行程B-A交流型尿素透析Ca,i =1×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••81
表5-4 單行程交流型尿素透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)•••83
表5-5 透餘相雙行程B-A交流型尿素透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••85
表5-6 透餘相雙行程A-B交流型尿素透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••87
表5-7 單行程交流型蔗糖透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3) 89
表5-8 透餘相雙行程B-A交流型蔗糖透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••91
表5-9 透餘相雙行程A-B交流型蔗糖透析Ca,i =5×10-3 (mol/cm3) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••93
表5-10 Cb,i=0 and Ca,i =5×10-3 (mol/cm3)下單雙行程醋酸水溶液與MIBK萃取系統 ••••••••••••••••••••••••••••••••94
表5-11 Cb,i=0 and Ca,i =2×10-2 (mol/cm3)下單雙行程醋酸水溶液與MIBK萃取系統 ••••••••••••••••••••••••••••••••95


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