乙醇胺-二乙醇胺-水溶液表面张力研究.pdf

第39卷第3期
华北电力大学学报
Vol. 39, No. 3
月
2012年5
Journal of North China Electric Power University
May,2012
乙醇胺-二乙醇胺-水溶液表面张力研究
付东,徐怡斐,陈丽虹
(华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003)
摘要:用全自动表面张力仪测定了296~353K温度范内,乙醇胺( Monoethanolamine,MEA)?ニ乙醇胺
( Diethanolamine,DEA)水溶液的表面张力,并提出了可准确关联和预测MEA水溶液、DEA水溶液及MEA
DEA水溶液表面张力的计算模型。结合实验测定和理论预測,分析了醇胺水溶液的表面张力、表面熵和表面
焾等热力学性质与醇胺浟度及温度之间的关系
关键词:乙醇胺;ニ乙醇胺;水溶液;表面张カ;热力学
中图分类号:TQ028
文献标识码;A文章编号:1007-2691(2012)03-0107-06
Study on the surface tensions of MIEA-DEA aqueous solutions
FU Dong, XU Yi-fei, CHEN Li-hong
School of Environmental Science and Engineering, North China Electric
Power University, Baoding 071003, China
Abstract The surface tensions of monoethanolamine (MEA) -diethanolamine(DEA )aqueous solutions were meas-
ured by using an automatic tension-meter under temperatures ranging from 296 to 353 K. A theoretical model that can
accurately correlate and predict the surface tensions of Mea-water, Dea-water and MEA-DEA-WATER mixtures was pro-
posed. The temperature and amine concentration dependence of surface tension, surface enthalpy and surface entropy
were analyzed on the basis of experiments and calculations
Key words: monoethanolamine; diethanolamine; aqueous solution; surface tension; thermodynamics
在天然气和炼厂气CO2分离方面,醇胺法处于主
0引言
导地位。在使用的化学试剂中,MEA和DEA具
有吸收速度快、溶液成本低和容易回收等特点而
工业生产及燃煤锅炉大量排放的CO2已严重得到广泛应用?。在CO2化学吸收工艺中,既
影响了环境保护和国民经济的可持续发展。为了可单独使用MEA或DEA水溶液,也可在其他吸
应对CO2的减排压力,发展技术上可行、经济上收液(如MDEA或K2C0。水溶液)中加入MEA
可承受的烟气中CO2减排方法,已引起广泛关注。或DEA,以增强吸收效果。
化学吸收法2利用吸收剂与CO2反应达到
在CO2醇胺吸收工艺中,醇胺水溶液的表
捕集CO2的目的,并用可逆反应对吸收剂进行再
面张力是控制气液传质的重要参数,对C02吸
生,是当前最有效的CO2捕集方法。醇胺溶液吸收效果有重要的影响。如在吸收塔中,传质表
收?和碳酸盐溶液吸收°-是当前化学吸收的面积与表面张力密切相关,当吸收液的表面张
主要方法,均具有技术成熟、吸收量大、操作成力降低时,cO2气体分子更容易穿过液相薄膜
本较低等优点,适宜大规模商业化分离,特别是
进人液相主体,从而强化吸收?。研究MEA
和DEA水溶液的表面张力,对CO2醇胺吸收工
收稿日期:2011-08-17
艺的强化传质和增强吸收效果具有重要意义。
基金项目:国家自然科学基金(21076070);中央高校基本业务费目前,MEA和DEA水溶液的表面张力和表面性
专项基金基金(11zG10);河北省杰出表年科学基金质的研究已有一些报道。如DEA水溶液的表面
(B2012502076)
张力研究方面,文献[11]测定了293.15
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2012年
363.15K温度范围内、醇胺质量分率介于0.10.1K)的出水和进水口连接,经水循环对样品
0.3时,DEA水溶液的表面张力;文献「[12]皿内被测液体进行加热,并使其在实验过程中保
测定了298.15~323.15K温度范围内、醇胺质持恒温,被测液体的温度通过PT:100型热电偶
量分率介于0~1范围内,DEA水溶液的表面张(精度为0.1K)测定。
力;文献[13]用基于温度的线性关系的经验
按一定质量比例配制醇胺溶液。称量所用的
公式对298.15K时DEA水溶液的表面张力进FA1604A型电子天平精度为0.1mg。取适当体积
行了关联,并计算了298.15K时DEA水溶液的待测醇胺溶液置于样品皿中,在超级恒温槽中
的表面熵和表面焓。在MEA水溶液表面张力研预热至一定温度,迅速移至表面张力仪主机的恒
究方面,文献[14]测定了298.15~323.15K温池中。然后将热电偶插入待测液体中,待温度
温度范围内、醇胺质量分率介于0~1时,MEA恒定后,测定其表面张力。
水溶液的表面张力,并用线性关系式对表面张
实验过程中,去离子水由华北电力大学环境
力进行了关联。但迄今为止,DEA和MEA混合学院制备;DEA和MEA均为分析纯,由保定市
醇胺水溶液的表面张力实验数据鲜见报道,表华新试剂公司提供。
面熵和表面焓等表面性质与溶液浓度之间的关
系尚不明晰;适宜表征醇胺水溶液及混合醇胺2结果和讨论
水溶液的表面张力与温度和醇胺浓度关系的计
算模型尚未见诸报道。表面张力实验数据、表
在测定MEA-DEA水溶液的表面张力之前,
面熵和表面焓等热力学性质与温度和浓度之间首先测定了MEA和DEA纯物质的表面张力与温
的定量关系,以及表面张力计算模型的缺乏,度的关系,测定値及其与文献数据"2“的比较如
为CO2醇胺吸收工艺中涉及界面性质和强化传表1所示。从表1可以看出,测定值与文献数据
质的工程设计带来诸多不便。
基本吻合,因此所用的实验装置是可靠的。在
本文的主要目的是系统测定MEA-DEA水溶298~323K温度范围内,MEA和DEA的表面张
液在系列质量分率和温度范围内的表面张力,阐力均与温度呈线性关系,其温度梯度dy/dT分别
明本混合醇胺溶液的表面张力及表面熵和表面焓为-0.1571和-0.1412。在相同温度下,MEA
等热力学性质与醇胺浓度和温度之间的定量关比DEA具有较高的表面张力。
系。为此,本文用ZBY-1全自动表面张力仪测定
表1DEA和MEA的表面张力实验值
了296~353K温度范围内MEA-DEA水溶液的表
Tab 1 Surface tensions for pure DEA and MEA
面