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系統識別號 U0002-2905201213585500
中文論文名稱 多行程逆流式回流薄膜萃取器中質量傳送之改良型修正因子分析
英文論文名稱 Modified correction-factor analysis on membrane extraction in multipass countercurrent-flow external-recycle rectangular modules
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 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 楊長智
研究生英文姓名 Chang-Chih Yang
學號 699400114
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-05-21
論文頁數 139頁
口試委員 指導教授-葉和明
委員-蔡少偉
委員-何啟東
中文關鍵字 薄膜萃取  多行程系統  逆流式  改良型修正因子分析  質量傳送 
英文關鍵字 Membrane extraction  Multipass operation  Countercurrent flow  Modified correction-factor analysis  Mass transfer 
學科別分類
中文摘要 本論文主要推導回流型逆流多行程薄膜萃取器中之質量傳送的改良型修正因子方程式,以及探討行程數與回流比對萃取效率的影響。由於薄膜萃取器的質傳理論可類比熱交換器的熱傳理論,因此本文利用熱交換器之理論為基礎架構來進行質傳系統的理論推導。所討論內容包括單行程、雙行程、三行程及四行程之具有回流的萃取系統,利用質傳面積、體積流率、分配係數、回流比、整體質量傳送係數等參數,便可繪製出方便使用的改良型修正因子圖表,並配合本文中改良後的質傳公式,即可快速求出萃取速率,因此,可不必使用傳統型修正因子中繁雜的疊代法,大大增加使用上的便利性。此外,本文也提供雙行程、三行程之理論值與實驗點的比較來證明理論公式的正縮性。雖然增加行程數與回流比可提升質傳效果,但也提高操作能量的損耗。然而經過計算後發現:能量損耗率雖隨著回流比與行程數的加大而劇增,但在本實驗系統之能量損耗值還是很小,因此藉增加行程數與回流比來提高萃取速率,不愧是一可行的改良型設計方法。
英文摘要 In present study the modified correction-factor analysis is introduced to develop the mass-transfer theory in multipass countercurrent-flow recycled membrane extractors, in which the unknown solute outlet concentrations are neither in the estimating equation for mass-transfer rate nor in the modified correction-factor charts, and thus the calculation is easy and direct without using the try-and-error method, which should be employed in the conventional correction-factor analysis. Experimental results confirm the prediction values for the extraction of acetic acid from aqueous solution by methyl isobutyl ketone in the double-pass device.
論文目次 目錄
誌 謝 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 IX
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 液膜分離技術之發展與應用 3
1-3 薄膜萃取技術之介紹 7
1-4 熱交換器原理應用在薄膜萃取系統 13
1-5 研究目的與原理 13
第二章 文獻回顧 16
第三章 理論分析 20
3-1 質量傳送係數 20
3-2 具回流操作之薄膜萃取計算公式 25
3-3 薄膜萃取器中之濃度分佈 29
3-3-1 單行程逆並流型回流薄膜萃取系統 29
3-3-2 雙行程逆並流型回流薄膜萃取系統 33
3-3-3 三行程逆並流型回流薄膜萃取系統 39
3-3-4 四行程逆並流型回流薄膜萃取系統 47
3-3-5 單行程交流型回流薄膜萃取系統 55
3-3-6 雙行程逆交流回流型薄膜萃取系統 60
3-3-7 三行程逆交流回流型薄膜萃取系統 65
3-4 改良型修正因子圖表 70
3-4-1 單行程系統 70
3-4-2 多行程平板薄膜系統 70
3-5 改良型修正因子圖表使用方法與範圍 84
第四章 範例計算 85
4-1 雙行程並流式回流薄膜萃取系統 86
4-2 雙行程交流式回流薄膜萃取系統 90
4-3 三行程交流式回流薄膜萃取系統 94
第五章 結果與討論 96
5-1 雙行程逆流式萃取系統理論值與實驗值之比較 96
5-2 改良型修正因子分析的優點 97
5-3 行程數與回流比對於質量傳送的影響 98
5-4 行程數與回流比對動力消耗的影響 100
第六章 結論 109
附錄A 111
附錄B 118
附錄C 128
符號說明 133
參考文獻 136

圖目錄
圖1 支撐式液膜 6
圖2 乳化型液膜 6
圖3 分液漏斗 10
圖4 液液萃取塔 11
圖5 疏水性微孔薄膜 12
圖6 親水性微孔薄膜 12
圖7 平板多孔性薄膜系統 21
圖8 平板多孔性薄膜系統濃度梯度示意圖 21
圖9 單行程逆流型並流式平板薄膜萃取系統示意圖 30
圖10 雙行程逆流型並流式平板薄膜萃取系統示意圖 34
圖11 三行程逆流型並流式平板薄膜萃取系統示意圖 40
圖12 四行程逆流型並流式平板薄膜萃取系統示意圖 48
圖13 單行程逆流型交流式平板薄膜萃取系統示意圖 56
圖14 雙行程逆流型交流式平板薄膜萃取系統示意圖 61
圖15 三行程逆流型交流式平板薄膜萃取系統示意圖 66
圖16雙行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表 72
圖17 雙行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 73
圖18 三行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表 74
圖19 三行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 75
圖20 四行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
76
圖21 四行程逆並流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 77
圖22 單行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
78
圖23 單行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 79
圖24 雙行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
80
圖25 雙行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 81
圖26 三行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
82
圖27 三行程逆交流回流薄膜萃取系統的改良型修正因子圖表
(b/a = 0.1~3.0) 83
圖28 雙行程逆並流總質量傳送速率與回流比的關係 88
(Ca,i=0.5kgmole/m3 ;qa=2.25×10-7m3/s )
圖29 雙行程逆並流總質量傳送速率與回流比的關係 89
(Ca,i=2.0kgmole/m3 ;qa=1.309×10-6m3/s)
圖30 雙行程逆交流系統質傳速率與水溶液相流率的關係 91
(Ca,i=0.496、2.02 kg mole/m3 ;R=0)
圖31 雙行程逆交流系統質傳速率與水溶液相流率的關係 92
(Ca,i=0.496 kgmole/m3 ;R=1、3、5)
圖32 雙行程逆交流系統質傳速率與水溶液相流率的關係 93
(Ca,i=2.02 kgmole/m3 ;R=1、3、5)
圖33 三行程逆交流系統質傳速率與水溶液相流率的關係 95
(Ca,i=0.496、2.02 kg mole/m3 ;R=0)
圖34 逆流型並流系統各行程數之總質量傳送速率比較圖 103
(Ca,i=0.5kgmole/m3 ;qa=4.42×10-7 m3/s)
圖35 逆流型並流系統各行程數之總質量傳送速率比較圖 104
(Ca,i=2.0kgmole/m3 ;qa=1.309×10-6 m3/s)

表目錄
表1 水-醋酸-MIBK逆並流系統中的回流操作與萃取提高率 105
(Cb,i=0)
表2 水-醋酸-MIBK逆並流系統中的回流操作與萃取提高率 106
(Cb,i=0)
表3 水-醋酸-MIBK逆並流系統中多行程操作與能量消耗率 107
(Cb,i=0)
表4 水-醋酸-MIBK逆並流系統中多行程操作與能量消耗率 108
(Cb,i=0)
表5 雙行程逆並流系統之理論與實驗數據 128
(Ca,i=0.5kgmole/m3)
表6 雙行程逆並流系統之理論與實驗數據 128
(Ca,i=2.0kgmole/m3)
表7 雙行程逆交流系統之理論與實驗數據(R=0) 129
表8 雙行程逆交流系統之理論與實驗數據 129
(Ca,i==0.496kgmole/m3 )
表9 雙行程逆交流系統之理論與實驗數據 130
(Ca,i==2.02kgmole/m3 )
表10 三行程逆交流系統之理論與實驗數據(R=0) 130
表11 逆並流系統各行程數之總質量傳送速率理論值比較 131
(Ca,i=0.5kgmole/m3)
表12 逆並流系統各行程數之總質量傳送速率理論值比較 132
(Ca,i=2.0kgmole/m3)
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