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金属孔板波纹填料和塑料填料等表面处理技术及表面湿润性能的改善
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金属孔板波纹填料和塑料填料等表面处理技术及表面湿润性能的改善

填料在具体传质过程中,与之接触的工艺液体是一定的,其物理、化学性质也一定。在这种条件下为提高填料表面的湿润比率,可以从以下几个方面考虑:

第一合理选用材质:从填料的润湿角度考虑,应选用其比表面自由能大于工艺液体表面自由能的材质作填料,这可以使填料表面尽可能为工艺液体所润湿。但对于聚丙烯等聚合料而言,若用水溶液传质物系时,若不加其它处理方法,是难以润湿的。此外,有些聚合材料在一定液体中具有溶胀特性,如聚酰胺在水中溶胀率达1.2%,在正庚烷/甲基环已烷中达1.7-3.6%,由于溶胀面增强了与工艺液体的亲合力,故使填料表面被液体均匀湿润。由上分析,合理选用填料材质可以显著改善填料表面被液体润湿状况,从而实现高效率的分离。

第二对塔产表面进行改性处理:对于精密分离过程,为提高填料表面对甘油、水等表面张力的液体的润湿性能。所谓改性主要是提高填料表面的比表面自由能。改性的方法分为物理法和化学法两大类。这一技术内容已成为当今填料和填料塔分离技术的重要组成部分。

金属孔板波纹填料等金属规整填料与散堆填料表面处理技术:金属填料表面虽属高能固体表面,但加工过程中有可能被有机油类所污染。此外,对于高表比面积的金属丝网波纹填料,只有表面充分湿润才能发挥高效率。因此,金属丝网波纹填料在使用时必须进行表面处理以使在很低(如0.2m3/m2.h)的液体喷淋密度下,也能为水等工艺液体所润湿。处理方法是采用轻度的氧化法以使金属表面生成一层氧化膜,改善同工艺液体的润湿性能。

塑料填料表面处理技术:近年来,塑料中聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)等加工成的塑料孔板波纹填料塑料丝网波纹填料塑料鲍尔环等,由于具有质轻、耐腐蚀、易于加工成型及价格适宜等优点,广泛用于制作化工塔填料。但是,它们均属于低表面自由能的固体,很难为液体,尤其是水或水溶液所润湿。Danckwerts研究指出,对φ38mm拉西环而言,塑料填料的有效相际比表面积比瓷填料低33.3%Linek.V等人实验测得,在不同液体喷淋密度下,塑料拉西环的有效比表面积仅为瓷拉西环的40%。可见,对塑料填料进行表面改性提高润湿性,是提高塑料填料传质效率的必要措施。

研究表明:塑料填料表面润湿性能主要为暴露在表面的原子种类和基团性质及排列方式所决定。表面改性主要增加表面层的亲水基团(如-OH基)或在碳一氢链中加入其它原子以提高其临界表面张力值。常用表面处理方法有:化学(或酸)氧化法;等离子法;γ-射线辐射法;及溶剂涂覆法等。

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