应力吸收膜（精选4篇）
应力吸收膜 篇1
半刚性基层沥青路面反射裂缝问题至今没有彻底解决, 寻求一种好的方法解决这一问题迫在眉睫[1,2,3,4,5,6,7,8]。该文在半刚性基层与沥青混凝土面层之间加铺材料为改性沥青的应力吸收膜, 用这种方法来更大程度地扼制路面反射裂缝的发生。文中采用通用有限元软件ABAQUS对应力吸收膜的防裂功能进行了研究, 应力吸收膜及沥青面层选用粘弹性Burgers模型。
1 应力吸收膜的作用机理
改性沥青类应力吸收膜利用改性沥青材料的低模量、高韧性、高粘性等特点, 当基层开裂时吸收膜将会在裂缝影响的一定范围内发生变形并吸收、释放裂缝将要传递给沥青面层层底的拉应力, 从而大大减弱了半刚性基层裂缝传递到沥青面层层底的拉应力, 有效的防止或延缓了沥青路面反射裂缝的产生[9,10,11,12,13,14,15]。
2 有限元模型的建立
2.1 有限元模拟基本假定
对设有应力吸收膜和未设应力吸收膜的路面结构进行有限元模拟计算采用以下基本假设:
1) 路面结构为层状结构, 各层均由均质、各向同性的材料组成。
2) 面层材料和应力吸收膜材料参数以弹性模量E、泊松比μ、粘性系数表征, 基层材料参数以弹性模量E和泊松比μ表征。
3) 各层结构不计自重, 各层之间应力、位移完全连续。
2.2 模型的建立
路面横向尺寸 (裂缝延伸方向) 取单向车道宽度9 m, 路面纵向尺寸 (裂缝垂直方向) 的选取, 经过反复试算发现裂缝对面层的主要影响范围约在裂缝两侧各1 m左右, 这里取为9 m (裂缝两侧各4.5 m) 。考虑半刚性基层与半刚性底基层材料参数极为相近, 且模拟结果不考虑基层的受力, 模型中将二者合在一起厚度选取为50 cm。沥青面层厚度选取为16 cm。应力吸收膜厚度为1 cm。模型见图1、图2。
模拟采用均步施加强制位移的方法来实现裂缝的扩大。
模型中基层材料设定为线弹性材料, 其弹性模量E取值为1 500 MPa, 泊松比μ取值为0.2。沥青面层和应力吸收膜设定为粘弹性材料, 其材料参数见表1。
3 有限元模拟及分析
3.1 试验结果及数据的分析
本模拟假设半刚性基层由于温缩在5 h内裂缝由0扩大到1 mm, 通过有限元模拟计算, 对比设应力吸收膜和无应力吸收膜两种条件下裂缝对面层受力的影响, 借此观察应力吸收膜防治沥青路面反射裂缝的功能。两种条件下的模拟结果见表2, 图3～图6。
从表2、图3～图6, 可以清晰的看出, 半刚性基层裂缝扩展时应力吸收膜对减小面层应力的巨大作用。无论有、无应力吸收膜, 面层的最大应力均出现在与基层裂缝对应的部位, 应力吸收膜的最大应力也出现在与基层裂缝对应处, 这是由于应力吸收膜、沥青面层在裂缝对应处应力集中引起的。
仅从无吸收膜时面层层底的最大拉应力σmax值为0.751 6 MPa上分析, 沥青混合料的极限劈裂强度一般在1 MPa左右, 看似面层可能不会开裂, 但是如果基层裂缝扩展的速度再快些或者基层所开的裂缝宽度再宽些, 可能出现的结果是面层开裂或面层与基层之间出现层间剪切破坏即脱层现象。况且这是基层裂缝只张开一次对面层造成的影响, 在随温度变化基层裂缝反复收缩的时候其上的沥青面层就会更早的破坏。
再从有、无应力吸收膜时沥青面层受力分析, 无吸收膜时面层层底的最大拉应力σmax值为751 600 Pa, 加铺吸收膜时面层层底的最大拉应力σmax为3 141 Pa, 加铺吸收膜后面层层底最大拉应力减小了将近99.6%。无应力吸收膜时面层层底最大水平剪应力τmax为165 200 Pa而铺设应力吸收膜后面层层底最大水平剪应力τmax为260 Pa, 加铺应力吸收膜前后面层层底最大水平剪应力τmax降低了99.8%。应力吸收膜以其低模量、易变形的性质吸收、释放了大量的能量, 从而大大的降低了由基层开裂传递到面层层底的能量。可见应力吸收膜的使用会大大降低由基层开裂而导致的沥青路面反射裂缝的产生。
3.2 应力吸收膜参数敏感性分析
模型中 (图1) 仅改变应力吸收膜的模量、厚度、泊松比, 加载方式及其它材料参数不做变化, 分别计算面层层底最大拉应力及应力吸收膜的最大拉应力结果见图7～图9。
由图7知:随应力吸收膜模量增加面层层底σmax逐渐增加、应力吸收膜的σmax也逐渐增加。从数值上看应力吸收膜模量从4.5 MPa变化到243 MPa面层层底最大拉应力σmax值从877 Pa增加到5 598 Pa增加了5.38倍, 吸收膜σmax值从117 Pa增加到2 227 Pa增加了18倍。可见应力吸收膜模量的大小对其防沥青面层反射裂缝的能力影响非常大。由于各模量下模拟中裂缝均扩展了1 mm的距离, 模量大的吸收膜受力要较模量小的吸收膜受力大, 所以吸收膜受到的σmax随其模量的增大而增大。应力吸收膜的模量越高其在外力作用下变形能力越差, 通过变形释放的能量越小, 这样裂缝传递给面层的能量就越多。应力吸收膜的模量越低其本身越容易在外力作用下变形, 这样越容易释放更多基层传递上来的能量从而减少了传递到面层的能量。也就是说单从面层σmax角度看, 应力吸收膜的模量越低对防止面层反射裂缝越有利。
由图8可以看出随应力吸收膜厚度的增加面层层底σmax、应力吸收膜的σmax呈逐渐减小趋势。这是因为应力吸收膜的厚度越大, 其能够变形吸收、释放的能量越多。单独从减小由基层开裂而导致面层层底的拉力来说, 吸收膜的厚度大, 相对有利。
从图9可以看出应力吸收膜泊松比对面层层底最大拉应力及应力吸收膜的最大拉应力影响不大, 二者均随应力吸收膜泊松比增大呈减小趋势。也就是说应力吸收膜的泊松比变化对其防反射裂缝功能影响很小。
4 结论与建议
a.半刚性基层开裂时应力吸收膜通过变形吸收、释放了裂缝要传递给沥青面层的大部分应力, 从而达到防反射裂缝之功效, 其效果特别显著。
b.仅从防面层反射裂缝功能角度分析, 应力吸收膜的模量越低越有利, 应力吸收膜的厚度相对大时有利, 应力吸收膜的泊松比指标对此项功能影响不大。
c.应力吸收膜防反射裂缝效果很好, 但其模量较低, 应用时还要充分考虑铺设应力吸收膜后不影响车轮荷载下道路的正常使用功能。
应力吸收膜 篇2
1 沥青橡胶的主要特性
1)提高沥青的粘度。粘性是沥青高温稳定性的重要指标,粘性高的沥青不仅抗变形能力增强,而且加强了沥青与碎石的粘结力,具有更好的封水性能。有资料显示,20%胶粉含量的橡胶沥青,在190 ℃时的动力粘度与4%SBS含量的改性沥青在135 ℃时的动力粘度值相当,约3 Pa·s;橡胶沥青的软化点较基质沥青提高约10 ℃,大于55 ℃。2)改善沥青的低温性能。沥青的低温性能是指低温的脆性和抗裂性。据南非某公司试验比较,橡胶沥青的弗拉氏脆点与4%SBS改性沥青比较,降低约9 ℃,达-17 ℃～-19 ℃。橡胶沥青良好的低温性能,在寒冷地区将会明显减少路面开裂,延长路面的使用寿命。3)抗老化、抗疲劳性能明显提高。大量废轮胎胶粉的加入,不仅为沥青增加了抗老化、防氧化和热稳定性,而且由于轮胎橡胶优异的弹性也在较大的温度区间为沥青路面提供了柔性以及耐疲劳和抗裂纹能力,从而延长路面的使用寿命。有资料显示,橡胶沥青路面可提高1倍～3倍的路面使用寿命。4)提高行车的舒适性和安全性。由于橡胶路面的柔性,将缓冲路面局部不平整引起车辆的振动,改善轮胎与地面的附着性能,缩短制动距离,从而使车辆的舒适性和安全性都得到改善。5)降低行车噪声。随着公路建设和汽车工业的发展,道路噪声已成为城市居民的一大公害,因此降低道路噪声成了人们关心的重要社会问题。根据一些学者分析,橡胶沥青的弹性加上级配混合料和平整的路面可有效地降低车轮在路面上行驶的噪声。于是橡胶沥青的应用为城市道路建设点燃了一大亮点,被誉为“消声沥青”,它已被列入一些城市的市政建设规划。有资料显示,橡胶沥青路面车速在50 km/h～100 km/h时,噪声将降低3 dB～8 dB。
2 沥青橡胶的技术要求
1)70号道路石油沥青技术要求见表1。
2)SAMI应力吸收层用粗集料质量技术要求见表2。
3)集料。应力吸收层采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石,应选用反击式破碎机轧制的碎石。有条件时建议以0.3%～0.5%(按照集料重量计)的沥青进行预裹附(裹附温度在120 ℃以上),预裹附的集料堆放时间不宜超过两周。橡胶沥青应力吸收层集料级配范围,一般情况应选用A级配,在应力吸收层上铺筑粗粒式沥青混凝土时可选用B级配。
4)应力吸收层集料规格见表3。
3 施工工序
1)施工准备。先人工用竹扫帚将基层表面进行全面清扫,再用2台～3台森林灭火鼓风机纵向排成斜线将浮灰吹净,若不能达到“除净”的要求,则用水冲洗,清除基层表面浮灰和泥浆,尽量使基层顶面集料颗粒能部分外露,保证基层的干燥。2)喷洒橡胶沥青。橡胶沥青洒布车必须有合适的调整和操作功能,从而按要求的洒布量均匀地洒布在路面上。喷嘴尺寸,间距和角度帮助决定喷杆的高度。如果橡胶沥青太冷,粘度太高,或者喷洒棒太低可能会导致条纹的产生。 起步和终止位置应铺工程纸,以准确进行横向衔接,洒布车经过后应及时取走工程纸。纵向衔接应与已洒布部分重叠10 cm左右,撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层,建议洒布温度为190°～200°,洒布量为2.0 L/m2～2.6 L/m2,采用预裹附的集料时,沥青用量可适当减少。在每个洒布工作完成之后,需根据长度,宽度和用了多少橡胶沥青量来决定洒布量是否正确。3)撒布石屑。包裹了沥青的热石屑应该在橡胶沥青粘合剂喷洒后直接应用。石屑播料器在洒布车后的最大距离为20 m～30 m。橡胶沥青粘结剂必须是流动性的,这样石屑才能通过沥青的流动而嵌入,最好是石料嵌入50%～70%。沥青填充量低于50%会造成剥落,高于70%会引起泛油。标准石屑用量为15 kg/m2～22 kg/m2,精确数据由工程师决定。料车不能在任何裸露的橡胶沥青膜上经过。在新的封层路面上,运料车的速度必须有一定的限制,避免损坏新的封层,在新的路面上尽量少转弯。应控制石料供应,确保均匀分布在石料撒布箱里。如果某些区域的石料撒得过多,则应转移到邻近地方或者捡起来。过量的应用通常会妨碍嵌入和粘结,也可能会因石屑的流失而导致将来出现问题。石料撒得不够的区域(大约总膜面积的85%是合适的)要补石料(通常为手工操作),但是因为橡胶沥青粘合剂冷却,可能出现粘结不好的问题。4)压实。轮胎压路机通常用于压实应力吸收层封层,因为橡胶轮胎的捏合性能促进嵌入。轮胎不会使表面出现不规则的痕迹。压实石屑封层是为了将石子定位和嵌入。压路机的速度应限制在6 km/h～10 km/h,这样石子才能被固定而不移走。压路机的台数应根据操作速度来决定。碾压遍数为2遍～4遍。
4 结语
目前国内高等级道路多采用半刚性基层上加铺沥青层的路面结构形式。但是半刚性材料的干缩或温缩特性会引起基层先行开裂。这种潜在的裂缝在行车荷载的反复作用下可能会导致面层的开裂,继而加速路面结构的破坏。采用橡胶改性沥青作为应力吸收薄膜夹层(SAMI)是防治这类裂缝理想的方法。
摘要：结合工作经验,阐述了沥青橡胶的主要特征及技术要求,详细地归纳了橡胶沥青的施工工序及施工方法,最后指出采用橡胶改性沥青作为应力吸收薄膜夹层是防治高等级路面裂缝理想的方法。
关键词：橡胶沥青,应力吸收夹层,施工
参考文献
[1]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
应力吸收膜 篇3
关键词：应力吸收层,作用,施工技术,解决措施
0 引言
甘肃省S306线岷合公路地处山岭重丘区,海拔2 500 m～2 800 m高原,全年冬季漫长,春秋季短促,无夏季,雨水丰富,冰冻深度1.46 m,路面破坏主要在春融和秋水季节,针对特殊的地理气候,该路面结构设计为:上面层3.5 cm细粒式沥青混凝土;1 cm SBS 改性沥青封层(应力吸收层);下面层5 cm～7 cm粗粒式沥青碎石。下面层与水泥稳定碎石基层之间洒布乳化沥青透层油,上面层与封层之间洒布乳化沥青粘层油。其中1 cm SBS改性沥青封层即为应力吸收层,同时也是防水层。
1 应力吸收层的设计作用
1.1 应力吸收层(封层)力学分析
对路面的力学分析:表面层底部和中面层内行车产生的剪应力最大,且光照面层表面4 cm～6 cm温度最高,也正好在上面层底部。
如图1所示,在曲线自下而上相应的轴重为100 kN,110 kN,120 kN,130 kN,140 kN,150 kN,160 kN,170 kN,在0.7 MPa轮胎压力下,针对不同轴重计算得面层内剪应力分布曲线,即上面层下4 cm其剪应力最大。
1.2 设置沥青路面应力吸收层的作用
沥青路面的通病首要是辙槽,辙槽由量变到质变,将造成沥青路面的变形、鼓起、裂缝,从而加重水破坏,沥青剥落,结构松散,出现坑洞,直到大面积的沥青路面破坏,路面失去应有的功能。其辙槽的起因当属沥青路面层抗剪应力降低和水破坏,如何有效地提高沥青路面层的抗剪能力,消除剪应力对路面的破坏,同时提高路面的抗水害能力,这是沥青路面研究人员和设计人员多年的探索,在剪应力最大层次,如上述分析位置,设置应力吸收层,以吸收行车对路面的剪应力,减轻或者说缓冲剪应力对路面的破坏,同时用应力吸收层形成一层沥青薄膜,消除路面内部压力水对路面结构的侵蚀、冲刷,一举两得,以延长沥青路面的使用寿命。
1.3 应力吸收层同时具有防水层的作用
实践证明,密实式沥青混凝土设计空隙率在4%,达到压实度96%时,现场的空隙率将达9.5%左右,这些位置水容易透入并引起水破坏,总之,沥青混凝土局部空隙率大使水容易透入的主要原因是:压实度不足或偏小,矿料颗粒组成变化大,现场混合料离析,以及温度变化大,设置应力吸收层可起到防水层的效果。
设置应力吸收层即趋于以下两个方面的原因:1)利用SBS改性沥青软化点较大增加,塑性范围增大,高温下的粘结力较好,有较好的弹性,针入度明显减小的特点,起到吸收或者说缓冲剪应力的作用,提高路面抗剪能力。2)防止进入沥青表面层的水继续下渗到面层的下层到达并滞留在基层顶面,避免其导致冲刷、唧浆和路面坑洞等水破坏。
1.4 应力吸收层(封层)施工技术要点
宜在干燥和较热的时机,平整、整洁、无尘的下面层上进行施工,采用同步碎石封层机,适宜的速度均匀行驶,石料和粘结料两者的撒布率相互匹配,SBS改性沥青洒布量控制在(2.0±0.2)kg/m2,洒布温度控制在170 ℃～185 ℃之间,形成1.5 mm～2.0 mm沥青薄膜。撒铺单一粒径10 mm～15 mm洁净的碎石,其覆盖率为60%～70%左右,用轮胎压路机碾压一遍,使碎石定位,待改性沥青温度下降,可当天也可2 d～3 d摊铺上面层沥青混合料,要绝对禁止车辆通行。
撒布单一粒径碎石60%～70%覆盖率的目的:是为了保护改性沥青薄膜层不受运料车和摊铺机损坏,碎石与碎石之间有足够大的空隙,在摊铺上面层高温层沥青混合料时,混合料能很好地压入碎石空隙中,避免出现混合料被大碎石架空,形成良好的嵌挤效果,在上面层铺筑之前洒布乳化沥青粘层油及上面层高温混合料使改性沥青层熔化,熔化的沥青向上裹覆白碎石,使应力吸收层与沥青混合料完全融为一体。
2 应力吸收层施工中需注意的问题及解决措施
2.1 沥青路面应力吸收层(封层)施工中存在的问题
因沥青路面应力吸收层(封层)是近年潮湿、多雨高寒地区实施的一种较新技术,其作用至关重要。但多数业主、监理、施工单位的工程技术人员重视程度不够,没有很好地领会设计单位的设计意图,或者说对技术规范未全面理解,特别是当前公路建设规模很大,工期不合理,施工单位专职从事路面施工技术人员少之又少,更有些非从事路面专业施工的铁路、杂牌建筑队伍等进入公路路面施工,造成施工现场毫无施工技术可言,将本该具备的应力吸收层或者防水层的作用适得其反,失去应有的功能,盲目施工,偷工减料,导致撒布碎石散落,用油量不足,反而使路面泛油,更加重了路面的早期破坏。
2.2确保应力吸收层(封层)施工质量的措施
1)针对应力吸收层施工现状,首先,从合理标价上做保证,强调应力吸收层的重要性和必要性,明确对于技术含量高,技术难度大的分项工程,不得降低施工质量。第二,加强工程技术人员的学习,对专项技术要有一定的研究。第三,施工单位把关键项目施工作为QC活动研究的主要课题,组织有关技术人员做专题研究,在施工环节上对规范、规程的实践经验进行总结和推广。第四,多方面要有充分的准备,从组织施工,人员组成,机械配备,材料准备,施工工序安排上,确保关键工序按设计和规范进行标准化施工。
2)除外力行车原因,即剪应力原因,其沥青含量过大和压实度太小,也是路面早期破坏的另一个主要原因,故除要按前述应力吸收层施工要点严格施工外,路面下面层沥青含量必须小于最佳油石比的0.7%,这主要是应力吸收层的改性沥青多少会影响下面层的沥青含量,造成下面层沥青含量偏大。再一个粗粒式沥青碎石下面层以矿料级配取上限,保持一定的粗糙度,便于应力吸收层碎石挤压进入下面层,使其碎石具有一定的稳定性,同时本身粗粒式沥青碎石层形成嵌挤形结构较为理想。同时上面层沥青混凝土中0.3 mm～2.36 mm集料要严格控制,即用砂量要严格控制。最后一点就是沥青路面每层压实度至关重要,既要保证平整度,又要保证压实度,但主要的是压实度。
综上所述,沥青路面应力吸收层(封层)从力学角度分析及沥青路面通病调查情况来看,设置应力吸收层是一种科学的解决沥青路面早期破坏的较好方法,具有推广的深远意义,值得进行深入研究。对于沥青路面施工中应力吸收层的施工现状令人担忧,采用合理的技术措施,推广和应用这一新技术,使应力吸收层起到防止沥青路面早期破坏,延长沥青路面使用寿命是作者的愿望,作者愿和广大工程技术人员共同进行探讨。
参考文献
应力吸收膜 篇4
本工作在中空纤维膜接触器 (简称膜接触器) 中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。探讨了相关工艺参数对NO去除率的影响, 以及吸收液的再生后循环使用效果。
1 实验部分
1.1 材料、试剂和仪器
实验气体为模拟NO废气, 质量浓度为650 mg/m3左右。
六水合硝酸钴和氨水 (质量分数25%) 均为分析纯;L-半胱氨酸盐酸盐:生物试剂。
膜接触器:膜材质为聚丙烯;膜纤维数量1 000根;有效工作长度300 mm;膜微孔孔径0.02~0.20μm;膜总表面积0.754 m2。
721型分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;BT00-600M型蠕动泵:保定兰格恒流泵有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 半胱氨酸合钴溶液的制备
分别称取一定量的六水合硝酸钴和L-半胱氨酸盐酸盐, 加入600 m L水, 滴加一定量氨水调节溶液p H, 50℃恒温搅拌1 h, 制得一定浓度的半胱氨酸合钴溶液作为吸收液。
1.2.2 实验装置和工艺流程
膜吸收法处理NO废气的工艺流程见图1。将一定浓度的模拟NO废气以一定流速由膜接触器下端通入管程, 将一定p H、一定温度的吸收液以一定流速用蠕动泵通入膜接触器壳程, 气液两相并流操作, 测定进气和出气中NO的质量浓度。计算NO去除率 (η, %) 和传质系数 (K, m/s) 。
1 NO气体发生装置;2流量计;3温度压力传感器;4膜接触器;5气体检测器;6吸收液池;7蠕动泵
1.3 分析方法
按照文献[15]方法计算K;采用盐酸萘乙二胺分光光度法测定进气和出气中NO的质量浓度[16]。
2 结果与讨论
2.1 吸收液p H对NO去除率的影响
在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为649.62 mg/m3、吸收液温度为65℃、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 吸收液p H对NO去除率的影响见图2。当吸收液p H为2~8时, 半胱氨酸的氧化产物胱氨酸很容易在溶液中产生沉淀[17], 进而堵塞膜微孔, 因此吸收液的p H需大于8。由图2可见, 随吸收液p H增大, NO去除率逐渐下降。这是因为随吸收液p H增大, 溶液中的Co2+越来越容易氧化成Co3+, 而Co3+并没有催化活性, 因而NO去除率逐渐下降。本实验适宜的吸收液p H为9。
2.2 吸收液流速对传质系数和NO去除率的影响
在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为656.33 mg/m3、吸收液温度为65℃、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9的条件下, 吸收液流速对传质系数和NO去除率的影响见图3。
由图3可见, 随着吸收液流速的增大, 传质系数增大, NO去除率提高。这是因为, 吸收液流速增大可以增强液相侧湍流扰动, 加大气液传质速率, 使膜接触器外侧的液膜变薄, 进而减小液相侧传质阻力[18,19]。同时也可以加速液相侧吸收液的更新速率, 提高传质速率。但在实际应用中并非吸收液流速越大越好。因为随着吸收液流速的增加, 液相侧压力增大, 会使得膜孔润湿程度增加, 进而增大液相传质阻力[20]。此外考虑相应的动力消耗及膜的耐受性等因素, 本实验适宜的吸收液流速为0.003 m/s。
2.3 吸收液温度对传质系数和NO去除率的影响
在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为646.63 mg/m3、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 吸收液温度对传质系数和NO去除率的影响见图4。由图4可见, 吸收液温度升高对膜吸收过程有着双重影响:一方面, 吸收液温度升高可以提高化学反应速率, 加速气液传质, 使得NO与吸收液的反应速率加快, NO去除率增大;另一方面, 吸收液温度升高会使吸收液的挥发程度增大。当吸收液温度达到一定值时, 吸收液的蒸汽充满膜孔甚至是膜接触器的管程, 使膜孔润湿, 液相传质阻力增大[21,22], 且这种润湿作用随着吸收液温度的升高而更为明显, 同时相应的能耗也增加。综合考虑, 本实验适宜的吸收液温度为50℃。
2.4 进气流速对传质系数和NO去除率的影响
在进气中NO质量浓度为661.95 mg/m3、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9、吸收液温度为50℃、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 进气流速对传质系数和NO去除率的影响见图5。由图5可见:当进气流速较低时, 气体在膜接触器中的停留时间较长, NO有足够的时间被吸收液吸收并进行反应, 因此, NO去除率较高;随着进气流速逐渐增加, 气体边界层变薄, 气相侧传质阻力降低, 气体在膜接触器中的停留时间变短, 因而NO去除率逐渐降低[23]。本实验适宜的进气流速为0.005 m/s。
2.5 NO去除率随吸收时间的变化
在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的条件下, NO去除率随吸收时间的变化见图6。由图6可见:吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55 min之后, NO去除率迅速下降。
2.6 吸收液的循环使用效果
在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的条件下, 吸收液经SO2还原处理后的循环使用效果见图7。由图7可见, 吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。
3 结论
a) 在中空纤维膜接触器中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的优化工艺条件下, 吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55min之后, NO去除率迅速下降。
b) 吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。
摘要：在中空纤维膜接触器中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。研究了对传质系数和NO去除率的影响因素, 以及吸收液循环使用效果。实验结果表明:在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液pH为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的优化工艺条件下, 吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55 min之后, NO去除率迅速下降。吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。