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第37卷第6期
华北电力大学学报
Vol 37. No 6
2010年1月
Journal of North China Electric Power University
Nov.,2010
二乙醇胺水溶液的表面张力研究
付东,钟智坤,吕建燚,华雪莹
(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)
摘要:二乙醇胺( Diethanolamine,DEA)水溶液的表面张力是二氧化碳醇胺吸收エ艺的基础数据。用ZBY-1
全自动表面张カ仪测定了25~82℃温度范固内,DEA水溶液的表面张力,并用经验公式对实验数据进行了
关联,关联结果与实验值吻合良好。应用关联的公式,研究了表面嫡和表面娢等热力学性质与温度和溶液浓
度之间的关系。
关键词:二乙醇胺水溶液;二氧化碳;表面张力
中图分类号:TQ028
文献标识码:A文章编号:1007-2691(2010)06-0081-04
Investigation of the surface tension for diethanolamine
aqueous solution
FU Dong, ZHONG Zhi-kun, LU Jian-yi, HUA Xue-ying
School of Environmental Science and Engineering, North hina Electric Power Univerity, Baoding 071003, China)
Abstract Surface tensions of diethanolamine(DEA) -waler mixtures are the basic data for the CO> absorption tech-
nologies by alkanolamine aqueous solutions. The surface tensions of Dea-water mixtures from 25 to 82C were neas
ured by using an automatic tension-meter. The experimental data were correlated with an empirical equation and the a-
greement was satisfactory. Using the correlated equations, thermodynamic propertics like surface enthalpy and sur ace
entropy were determined and their temperature and concentration dependence was obtained
Key words diethanolamine-waler mixtures; CO; surface tension
在天然气和炼厂气CO2分离方面,醇胺法处于主
导地位。在使用的化学试剂中,DEA具有吸收速
度快、溶液成本低和容易回收等特点而得到广泛
工业生产及燃牒锅炉大量排放的CO2已严重应用?。在CO2化学吸收工艺中,既可单独使用
影响了环境保护和国民经济的可持续发展。为了DEA水溶液,也可在其他吸收液(如MDEA或
应对CO2的减排压力,发展技术上可行、经济上K2CO3水溶液)中加入DEA,以增强吸收效果。
可承受的烟气中CO2减排方法,已引起广泛关注。
在CO2醇胺吸收工艺中,醇胺水溶液的表面
化学吸收法2利用吸收剂与CO2反应达到张力是控制气一液传质的重要参数,对CO2吸收
相集CO2的目的,并用可逆反应对吸收剂进行再效果有重要的影响。如在吸收塔中,传质表面积
生,是当前最有效的CO2捕集方法。醇胺溶液吸与表面张力密切相关,当吸收液的表面张力降低
收和碳酸盐溶液吸收°”是当前化学吸收的时,CO2气体分子更容易穿过液相薄膜进入液相
主要方法,均具有技术成熟、吸收量大、操作成主体,从而强化吸收"0。研究DEA水溶液的表
本较低等优点,适宜大规模商业化分离,特别是面张力,对CO2醇胺吸收工艺的强化传质和增强
收稿日期:2010-01-1
吸收效果具有重要意义。迄今为止,DEA水溶液
基金项目:国家自然科学基金资助项目(210760;中央高校的表面张力和表面性质的研究已有一些报道,如
基本科研业务费专项资金资助项目(09MG13).
文献[11]测定了293.25~363.15K温度范围
华北电力大学学报
2010年
内、DEA质量分率分别为0.1、0.2和0.3时,比较,相对偏差分别为0.0%和0.21%,如表
DEA水溶液的表面张力;文献[12]测定了所示。从校验结果可以看出,所用的实验装置是
298.25~323.15K温度范围内、DEA质量分率分可靠的。
别为0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8.
表1水和DEA在298.15K时的表面张力
0.9和1时,DEA水溶液的表面张力;文献[13]Tab,1 Surface tensions for water and DEA at29815K
用基于温度的线性关系的经验公式对298.15K时
实验值
体系
相对偏差/(%)
298.15K时DFA水溶液的表面熵和表面燴。以上欢ymn?m1
DEA水溶液的表面张力进行了关联,并计算了
y/uyncm
71.9713
0.00
DEA
47.J0
47.001
0.21
研究中,323.15K以上温度范围内DEA水溶液的
表面张力数据较少,表面嫡和表面焓等表面性质
在可靠性验证的基础上,配制10组浓度的
的计算仅针对298.15K,其与温度和溶液浓度之DEA水溶液,DEA质量分率分别为0,9%
问的关系尚不明晰。表面张力实验数据及表面熵
8%,27%,36%,45%,54%,63%,72%和1
和表面焓等热力学性质与温度和溶液浓度之阿定用BY-1全自动表面张力仪测定系列浓度的水
量关系的缺乏,为CO2醇胺吸收工艺中,涉及界液在25~82℃温度范围内的表面张力。
面性质和强化传质的工程设计带来诸多不便。
本文的主要目的是测定DEA水溶液在较宽的2实验结果及讨论
质量分率和温度范围内的表面张力,闻明表面张
实验过程中,测定的最高混度为82.3℃,在
力与DEA质量分率和温度之间的定量关系;在此
此温度之上,溶液汽化程度明显,测定表面张力
基础上,分析表面嫡和表面焓等热力学性质与温
时难以保证液相恒温。与文献[12]的工作相比
度和溶液浓度之间的关系。为此,本文用Z出Y-1
(25~50℃),本文的温度范围高出32℃。本文
全自动表面张力仪测定了25~82℃温度范围内
的实验结果可以弥补文献中50℃以上温度范围内
DEA质量分率分别为0,0.09,0,18,0.27,DEA水溶液实验数据较缺乏这一不足。不同浓度
0.36,0.45,0.54,0.63,0.72和1时,DEA水溶
的DEA水溶液在25~82℃温度范围内的表面张
液的表面张力,用经验公式对实验数据进行了关
力实验结果如表2所示。
联,并对DEA水溶液的表面张力、表面熵和表表2DEA水溶液在25-82℃温度范国内的表面张力实验值
焓等热力学性质的影响因素进行了分析。