《脫除尾氣化學塵霧PM2.5的氣液交叉流陣列及內源性機制》是依託四川大學，由朱家驊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：脫除尾氣化學塵霧PM2.5的氣液交叉流陣列及內源性機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱家驊
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高效脫除尾氣化學塵/霧PM2.5新技術及理論是我國過程工業發展之急需。本項目提出廢水與含塵霧廢氣自身構成具有密集交織規整的動態界面結構的氣液交叉流陣列，及其將氣液兩相傳遞推動力轉化為分離PM2.5的內源性機制，實現無外加場源的PM2.5分離新方法。關鍵科學問題：1、調控動態界面結構的流體動力學規律；2、微小熱力學勢差推動PM2.5分離的邊界層結構；3、基於微粒運動軌跡預測分離效率。主要創新點是1、分離對象自身與分離過程同步產生動態分離界面，突破固體材料與結構的困難；2、通過傳熱傳質途徑將氣液介質微弱的余能轉化為吸引微粒分離的界面功能，克服傳統外加場源能效之不足；3、依託界面氣液傳遞產生的微粒三元速度（法向跟隨速度、濃差擴散速度、顆粒熱泳速度）疊加效應及其運動軌跡模型，是多相流邊界層複雜結構微觀尺度上具有重要科學研究價值的新內容。將對PM2.5減排和多相流界面現象研究產生積極影響。
結題摘要
本項目針對我國過程工業控制尾氣排放技術發展所需，開展氣液交叉流陣列（GLCA）脫除PM2.5（化學塵/霧）的以廢治廢創新方法及內源性機制研究，並建立了利用低位余能淨化工業廢氣的循環工藝及設計方法，研究結果為進一步開展工業廢氣零排放技術創新提供了理論基礎和實驗依據。 圍繞GLCA脫除PM2.5 “流體動力學與傳熱傳質邊界層內顆粒‘三元’速度疊加內源性機制”和“基於顆粒運動軌跡的PM2.5分離效率數學模型”兩個關鍵科學問題進行了深入研究，系統地獲得了GLCA脫除PM2.5原理認知和過程調控方法。探明GLCA高效脫除PM2.5的機制，是以重力推動形成平穩、連續、豎直流動的液膜表面為“顆粒阱”，吸引顆粒主動向液膜表面運動（熱泳與擴散泳）、其速度取決於氣液界面兩側的熱力學勢差（動量濃度梯度、熱量濃度梯度和質量濃度梯度），這與氣液兩相間的傳遞現象相一致，由此奠定了GLCA分離PM2.5的理論基礎。並據此建立了GLCA傳熱傳質界面氣流邊界層內PM2.5顆粒運動學模型，揭示了跟隨氣流運動的顆粒同時進行熱泳、擴散泳“三元”速度疊加特徵，掌握了邊界層內顆粒軌跡計算方法，從而建立了以顆粒是否“落阱”（被液面吸收）為判據、直觀表征PM2.5分離效率的數學模型。上述機理與模型研究得到了實驗數據和工業現場試驗驗證。 項目取得的成果包括：期刊論文和國際會議論文13篇，申請發明專利4件（已獲授權1件），獲省科技進步三等獎1項，培養畢業博士生2名、碩士生3名。 研究成果之一“無含氟尾氣排放的濕法磷酸工藝與氟矽酸加工方法”（已申請發明專利）為磷酸工業廢氣淨化循環利用技術提供了重要基礎並已具備產業化條件，2016年與企業合作開展工業性試驗已初步取得良好結果，正在進一步擴大試驗範疇、獲取過程調控關鍵參數、最佳化工程與裝備放大參數以及線上監測尾氣PM2.5濃度等。預期2017年將獲得更顯著的成果。
