CO2捕集過程中氣液傳質強化研究進展

申 強，楊崢豪，張香港，段孝旭，馬 良，江 霞，3，常玉龍，3

(1.四川大學機械工程學院，成都 610065；2.四川大學碳中和未來技術學院；3.天府永興實驗室)

《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書明確指出,實現碳達峰和碳中和是中國政府作出的關鍵戰略決策,是為解決資源環境約束等突出問題而采取的必然選擇[1]。近年來,伴隨著燃煤發電和工業生產水平的空前增長,我國已成為全球碳排放最大的國家,為我國實現“雙碳”目標增加了迫切性和重要性。通過采取一系列政策和行動,降低碳排放水平,不僅是應對全球環境挑戰的責任,也是推動可持續發展的內在要求。為了將空氣質量保持在合格范圍內,密閉空間中CO2的體積分數需要保持在1 000 μL/L以下[2]。開展CO2捕集是實現化石燃料清潔低碳利用的重要途徑,也是符合國家大氣污染防治和雙碳目標的戰略需求。

CO2捕集按照工藝分為吸附法、膜分離法和吸收法等[3-5],其中,化學吸收法通常采用堿性溶劑與CO2酸性氣體發生中和反應,生成不穩定水溶性鹽,從而實現CO2的分離。與其他方法相比,化學吸收法是目前應用最為廣泛的方法。由于其高效的CO2分離能力、低蒸氣壓和可循環利用的優點,化學吸收法被廣泛應用于當前燃煤/燃氣電廠燃燒后捕集CO2的技術中。由于堿性溶劑吸收低濃度CO2受傳質速率控制,導致傳統CO2吸收設備如板式塔、鼓泡塔、填料塔等存在設備體積龐大、氣液接觸時間長、傳質效率低等問題,造成碳捕集能耗及投資成本高[6-7]。因此,提高低濃度CO2吸收過程的氣液傳質效率,降低能耗和投資成本,具有重要的理論研究意義和應用迫切性,是碳捕集從工業示范到產業化集群建設,最終實現商業化運行的關鍵。

近年來,國內外研究人員著眼于尋找新的氣液傳質強化模式,對氣液兩相體系的認識也從毫米級過渡到微/納米級。其強化手段主要有4個方面：①微流體強化,采用微米級氣泡(或者液滴)增大氣液界面面積,進而強化氣液傳質效率,氣液界面面積可高達1×104m2/m3,與傳統反應器相比提高2～3個數量級[8-10]。②引入額外能量場,如攪拌、超聲場、電場、超重力場等提高氣液傳質效率[11]。例如,旋轉填充床通過填料的高速旋轉產生強大的離心力場,模擬超重力環境。在這個過程中,液體在超重力環境下被持續撕裂,形成微米級液滴和液絲,從而迅速提升相界面的更新頻率和氣液界面的面積,實現傳質過程的強化。這種方法為CO2氣液傳質提供了一種創新途徑,有望進一步提高碳捕集效率。③引入第二相介質,如納米顆粒,第二液相等,但該方法存在成本高,第二相介質分離難等問題[12-13]。④采用微界面振蕩技術,旋流場中顆粒沿柱錐螺旋線公轉運動的同時能夠繞自身軸心高速自轉,當物體進行周期性的公轉運動時,會產生作用力對介質和微顆粒產生影響,導致兩相界面發生形變,并引起振蕩。這種持續的周期性界面振蕩將促使界面兩側附近的兩相流體發生運動,運動方向也會周期性地變化,從而加速兩相界面上的質量傳遞速率[14]。

以下主要探討與煙氣CO2捕集技術相關的研究進展,著重介紹氣液傳質強化吸收CO2的模式。從微流體強化氣液傳質、引入額外能量場以增強氣液傳質效率和微界面振蕩強化氣液傳質等4個方面,詳細分析目前的研究現狀,重點介紹微界面振蕩強化CO2捕集技術,為CO2捕集技術的研究和發展提供科學基礎和指導。

1 氣液傳質理論

氣液傳質理論是關于某一組分在氣相和液相之間傳遞過程的理論。在氣液吸收傳質過程中,尤其對難溶性的氣體而言,液相吸收液的傳質吸收效果影響整體的傳質進程。

1.1 氣液傳質模型

根據氣液傳質理論,化學吸收法是以不同體系間的濃度差作為氣液傳質的動力,氣體分子從氣相轉移到液相,氣體通過非穩態分子擴散過程擴散至液相并與液相發生反應。綜合考慮熱力學溶解度、動力學反應速率及氣液系統的流體動力學,單位體積的質量傳遞系數(KG·av)是氣液傳質的重要指標,其中KG為總氣液傳質系數,av為單位體積的有效氣液界面面積。強化氣液傳質通過增大氣相吸收系數及增大有效氣液界面面積來實現。

1.1.1雙膜理論

雙膜模型是由Whitman等[15]在1923年提出的。在傳質過程中兩相間有一個相界面,如圖1所示,其中pG和pi分別為溶質組分在氣相主體與相界面處的分壓,ci和cL分別為溶質組分在液相相界面和主體的濃度,zG和zL分別為氣膜和液膜厚度,NA為組分的傳質通量。相界面兩邊具有傳質薄膜,為氣膜和液膜,在任何流體力學條件下,都呈滯流狀態[16]。不論何時,在兩層薄膜間的相界面處的濃度關系,假定已經達到平衡,符合Henry定律,見式(1)。

(1)

圖1 氣液傳質過程示意[15]

式中：kL為液膜傳質系數,m/s;D為組分在液相中的分子擴散率,m2/s;δ為假設的界面膜厚度,m。

1.1.2溶質滲透理論

溶質滲透理論是在微流單元運動到與另一相接觸形成的氣液界面時,界面兩側的濃度會趨于平衡,進而發生非穩態傳質過程[17]。該理論模型須假設流體是由無數微元組成的,液相濃度與微元濃度相同,模型示意見圖2。其中：θc為兩相接觸時間;cA0為流體單元中與液相主體濃度相等時的溶質濃度;cAs為流體單元中與氣相的平衡狀態濃度相等時的溶質濃度。溶質滲透理論表述為式(2)。

(2)

圖2 氣液傳質中氣相和液相濃度分布示意[18]

1.1.3表面更新理論

在研究不同的氣液接觸過程中,Danckwerts等[19]對溶質滲透理論進行模型改進,通過研究氣液滲透過程和接觸時間,提出了表面更新理論,得出氣液傳質系數與擴散系數的平方根和更新速率成正比的關系,可以表示為式(3)。

(3)

式中,s為流體的表面更新速率。

2 氣液傳質強化CO2捕集技術

下面分別論述微流體強化、外加能量場強化、引入第二相介質強化、微界面振蕩強化這4類方法中典型強化手段在胺液吸收CO2方面的重要進展及面臨的挑戰(如圖3所示)。從強化胺液吸收CO2吸收原理來說,微流控技術是產生微米級氣泡進而最大限度地擴大氣液界面面積;超重力技術是利用離心力將填料表面液膜拉至更薄,從而提高氣液界面面積和氣液傳質系數。

圖3 3類典型的強化胺液吸收CO2方法示意

2.1 微流體強化

微流體強化是基于微通道中微米級尺寸的液滴流體進行傳質,由于微通道的小尺度和高比表面積,具有較強的傳質、氣液混合的效果,能夠極大地減少吸收液的用量,降低成本,應用前景廣闊。因為微反應器具備微米級特征尺寸、巨大的表面積/體積比以及短傳輸路徑等卓越優勢,微反應器逐漸取代傳統設備成為研究的熱點。微反應器具有較高的傳熱傳質速度,可以實現流體之間的精確控制,包括接觸時間、界面形狀和尺寸等方面[20-22]。使用微反應器可以滿足質量停留時間分布窄且所需溫度剖面容易實現等特點,是較佳的傳質方式。由電控等自動化控制方式實現對氣泡/液滴大小的精確控制,可以高精度地管理兩相之間的彌散和混合,從而實現較窄的粒徑和相對分子質量分布,為微反應器在氣液、液液等多相體系中的研究、應用和發展提供了有力支持[23-24]。微通道內的流型、微通道的材質與結構,以及流體物性、流速以及是否發生吸收過程等因素密切相關,常見的流型包括泡狀流、彈狀流和液環流。表1匯總了部分學者報道的流型研究結果。

表1 微通道內氣液兩相流流型

目前,有學者對微通道的通道構型展開了研究。Roudet等[32]在對截面為2 mm×2 mm正方形的連續曲折微通道中的氣-液傳質進行研究時,重點關注了流體動力學特性,其中包括流動狀態、氣泡形狀、氣泡長度和速度等方面。試驗中觀察到兩種不同的流型,即彈狀流型和彈狀-環狀流型。

(1)彈狀流型：在這種情況下,沿微通道方向,相鄰氣泡的距離和氣泡長度保持恒定。這表明存在一種穩定的氣泡形態,氣泡之間的排列有規律,這是由于流體在微通道中的特定流動條件所致。

(2)彈狀-環狀流型：在這種情況下,觀察到氣泡會發生破裂和聚并的現象。如圖4所示,在連續曲折微通道中,氣泡由于離心力的作用而經歷周期性的形變。這是由微通道的幾何形狀和流體的流動速度引起的,并導致氣泡在運動過程中發生斷裂和合并。

圖4 連續曲折微通道的流型[32]

通過對流型的研究,可以更深入地了解在微通道中氣-液傳質的復雜行為,有助于優化微通道設計,提高傳質效率,并為微流體技術在不同應用領域的發展提供重要信息。

微流控過程強化技術具有氣泡尺寸均一、停留時間分布窄、可調控性強和氣液界面面積大等優勢,利用微氣泡的大比表面積特性,以及Laplace壓力作用下由于邊界層曲率的增大導致微氣泡的收縮,從而加速氣體溶解,強化氣液傳質過程。邊鵬等[33]通過分析雙電探針靈敏場的分布特性來測定氣含率等參數。Liu Zhengliang等[34]通過使用PIV技術測驗了鼓泡塔中多氣泡的流動結構。朱姝等[35]研究了多層槳攪拌槽內部的氣泡尺寸分布規律。何廣湘等[36]測定了鼓泡反應器內的氣含率、氣泡速率及氣泡弦長等。Huang Jie等[37]分析了氣泡運動、氣液傳質受表面活性劑的影響規律。

微氣泡強化技術也是一種微流體強化技術,在碳捕集過程中存在反應后微氣泡難分離,氣液比過低導致大量溶劑循環造成再生能耗極高的難題。雖然微流控過程強化技術具有氣泡尺寸均一、停留時間分布窄、可調控性強和氣液界面面積大等優勢,在胺液吸收CO2過程中顯示了優異的性能,但工業化應用還需解決過程放大難、微通道加工成本高、規模化生產難等基礎和技術問題。

2.2 外加能量場

2.2.1超重力場

超重力技術是一種典型的化工過程強化技術之一,通過模擬比地球重力加速度大得多的重力場環境,在化工過程中利用旋轉產生離心力來加強物質的混合和傳遞效果。超重力旋轉床是超重力技術的核心設備,具有優秀的微觀混合和傳遞性能。它具有顯著縮小反應器尺寸、降低投資成本的特點,同時還表現出液泛點低、維護和檢修方便等諸多優勢。在超重力環境下,氣體的線速度顯著提高,液體表面張力的影響相對微弱。與此同時,強大的離心力會將液體拉伸成極薄的膜、細小的絲和微小的液滴,在巨大的剪切力和撞擊作用下形成巨大的相間接觸面積。

超重力技術在氣體吸收過程中顯示出良好的強化作用。在旋轉填充床用于吸收CO2等氣體時,超重力能夠高度增強氣液傳質,并顯著提高吸收效率。通過充分利用超重力技術,可以在化工工藝中實現高效的氣體吸收和傳質過程。Pan Shuyuan等[38]采用旋轉填充床對煉鋼煙氣中CO2的吸收進行了研究,結果表明填充床能夠在常溫常壓下,1 min內實現體積分數30%的CO2吸收,效率高達96%～99%。北京化工大學開發了旋轉床超重力脫碳技術,利用旋轉填充床內極短的液膜壽命和高有效傳質比表面積強化氣液傳質,傳質系數達到填料塔200倍[11]。Burns等[39]實時拍攝了流體的流動情況,并發現噴射進入轉子后的液體主要呈現徑向流動,而周向流動很少。Tung等[40]基于溶質滲透理論,在超重力場中建立了氣液傳質模型,并預測了重力場下的傳質系數,預測結果的誤差在25%以內。許明等[41]在研究中采用了本菲爾特溶液吸收CO2的過程作為研究體系,并建立了超重力旋轉填充床內的氣液傳質模型。通過推導CO2在球形液滴內的質量守恒方程,得到了液膜傳質系數,并利用填料塔中相同過程的傳質系數近似估計了氣膜傳質系數。這樣的研究方法可以更好地模擬超重力場下的氣液傳質過程。然而,需要進一步探究離心加速度對氣液傳質系數的影響。這方面的研究將有助于提高對超重力場中傳質現象的預測能力。

2.2.2電場

在化工過程中,電場通過極化效應可以對物質進行有效地控制和調節,成為化工過程強化領域的研究和開發熱點[11]。通常,電場強化傳質過程的核心是提高傳質系數和增大傳質面積,其與電場的種類和強度密切相關。Elperin等[42]發現在電介質液體上的電介質氣泡或液滴上施加一個均勻穩定的電場時,會在界面聚積電荷。電場與電荷相互作用形成切應力進而產生環流,可以強化氣泡與周圍液體間的傳質。左恒等[43]利用直流電場增強氣體在溶浸液中的傳質過程,改善銅礦排土場中傳質效果。通過施加80 V/mm的電場,總傳質系數相比未加電場情況提高了28.2%。在電場強度和溶浸液濃度較高的情況下,傳質效果顯著增強,證明了電場技術在傳質過程中具有顯著的增強效果。

2.2.3電磁場

電磁場強化氣液傳質是指利用機械振蕩為原理的擺式反應器來強化氣液間傳質過程,能夠有效提高氣相液相傳質效果,有效增大氣液界面面積和液相湍流程度[44]。張元平等[45]將超聲波強化技術引入擺式加氫反應器,發現超聲波的引入對傳質效果有明顯的增強作用,是通過促進反應物質的均勻分布和增加反應表面積來實現,能夠改善反應效率和降低能耗。Ellenberger等[46]通過振蕩分散的方式研究水-空氣體系中的氣液傳質,引入振蕩后,氣液傳質系數和氣含率大幅增加,能夠有效增強傳質效果。這一效應進一步達到了氣含率的最大值,從而在水-空氣體系中實現了傳質效果的顯著增強。這種方法的應用有望在氣液傳質過程中提高效率,并為相關工業過程提供改進的可能性。

2.2.4超聲場

超聲波是一種波長極短的機械波,在空氣中波長一般短于2 cm。它必須依靠介質進行傳播,無法存在于真空中。它在水中傳播距離比空氣中遠,但因其波長短,在空氣中則極易損耗,容易散射。超聲波使用操作簡單、對環境影響小、不需要特殊設備,能產生散射、干涉、反射和透射等現象,而且超聲能產生一系列物理效應,如空化效應、湍動效應、界面效應和聚能效應[44]。在超聲波傳播的過程中,介質分子經歷正負交替的周期性變化,受到擠壓和拉伸的作用。在正相位時,超聲波擠壓介質分子,增大了密度;而在負相位時,分子被拉伸,導致密度減小。當超聲波作用于液體介質時,分子間的平均距離超過了維持液體的臨界分子距離,導致液體發生斷裂,形成微小氣泡。這些微小氣泡快速地膨脹和閉合,引發了液體微粒之間的強烈碰撞,產生了高壓,可以達到幾千到上萬個大氣壓。這種微觀層面上的強烈相互作用可被看作是一種高效的攪拌過程,其結果包括不相容液體(比如水和油)的乳化,并且顯著地加速了溶質的溶解。這一液體中超聲波引發的多重效應被稱為超聲波的空化作用。超聲波的空化作用在化學、生物和工業領域都具有廣泛的應用,利用其產生的高壓和強烈的物質交互作用來實現攪拌、分散、乳化和溶解等目的。這一過程對于優化超聲波應用的效果以及拓展其應用領域都具有重要的意義。

2.3 引入第二相介質

第二相介質傳質強化是指在特定條件下,在氣液兩相的體系中引入固體微顆粒或第二液相,通過向液體中引入微小顆粒,其尺寸在納米級別,可有效提升反應速率和加強傳質效果。這些微小顆粒在流體中展現出無規律的布朗運動,引發大量微小對流擾動。這些微小對流擾動不僅使氣體小分子更容易進入流體,而且顯著增強了氣液傳質效果。納米顆粒的不規則運動導致了微小對流的生成,這對于傳質的強化產生了顯著的影響,主要通過對流傳質機制來實現。這種策略有效地利用了納米顆粒的運動特性,為反應過程提供了更為有力的傳質支持。

對于內部含有兩種或兩種以上組元的混合流體的傳質強化,除組元濃度和流體溫度的非均勻分布的影響外,混合流體中懸浮粒子的布朗運動也會影響傳質過程。天津大學在吸收CO2氣體試驗過程中加入納米顆粒進行強化,測得強化效果正比于納米流體的體積分數,反比于納米顆粒的粒徑,納米顆粒引起的微對流現象對吸收過程有顯著增強作用[47-49]。Kim等[50]發現,CO2吸收率隨著納米流體濃度的增加而增加,分散劑濃度也相應增加。

Lu Sumin等[51]選用不同疏水性的Al2O3納米顆粒在恒溫攪拌反應器中進行試驗,探究了不同顆粒的粒徑大小對CO2吸收效率的影響,結果顯示添加Al2O3納米顆粒對CO2的吸收有增強作用。Pineda等[52]在板式吸收塔中使用了體積分數為0.005%～0.1%的Al2O3和SiO2納米流體,以甲醇作為基液,發現兩種納米流體對CO2的吸收隨納米流體含量的增加而增加,且在納米流體體積分數為0.05%時達到最大值。Cai Wangfeng等[53]采用不同顆粒制備的懸浮液結合微通道反應器研究了Taylor流下懸浮液對CO2吸收能力的變化,結果發現,活性炭顆粒的吸收增強因子最強。Mehra等[54]發現,隨著反應的進行,顆粒的初始粒徑發生變化,能夠有效地增強傳質效果。表4總結了部分學者的試驗結果。

表4 微米級顆粒增強氣液傳質試驗結果總結[55]

2.4 微界面振蕩強化

微界面振蕩吸收器結合了微液滴強化和超重力強化雙重手段,作為一種離心設備,能夠通過離心力產生超重力效應,具有處理量大、占用空間小、無運動部件、可連續操作的優點[64]。①微界面振蕩吸收器產生的離心加速度為重力加速度的幾百倍,且氣液接觸時間為秒級[65]。作為超重力強化,旋轉填充床作為動設備需要高速轉子(約1 000 r/min)而產生更高的能耗,同時存在易堵塞、易損壞和維護困難等問題,而微界面振蕩吸收器無運動部件、結構簡單,壓差小從而能耗更低。②微界面振蕩吸收器引入射流技術產生微液滴,實現數倍甚至數十倍的傳質界面面積的提高(約2 000～10 000 m2/m3),且微界面振蕩吸收器具有大的氣液體積比,避免了大量溶劑循環,從而再生能耗更低[66]。

捕集CO2的過程本質上是CO2與吸收液相結合的過程。為了提高氣體與吸收液的結合速率,需增大霧滴的比表面積和氣液兩相的接觸傳質面積,同時加快液滴內外交換的頻率。首先,CO2混合氣體以高速切向流方式從進口注入吸收器的頂部,形成中央氣芯,促使形成劇烈的氣相旋流流場。同時,高壓吸收液徑向從筒體中部的液相射流孔段射入。液體從噴嘴射出后形成射流,該射流在氣液交界處因自身液體表面張力和外部氣體作用力而產生波動,導致射流分裂成液團或液絲。在經過氣流的干擾后,射流進一步細分為更小的液滴,這些小液滴具有更大的比表面積,顯著增加了氣液界面的總面積。混合氣體以高速旋轉的方式不斷與徑向壓入的液相吸收液接觸、碰撞和切割。在這個過程中,吸收液射流受到剪切力的作用,形成大量微小的吸收液霧滴。這些霧滴沿著旋轉的氣流方向持續運動,與混合氣體充分接觸。同時,直徑較大的吸收液霧滴在氣流的切割作用下進一步分裂,形成無數直徑較小的霧滴。整個過程通過增加氣液界面的有效接觸面積,有效促進了混合氣體和吸收液之間的質量傳遞。氣體與吸收液體充分接觸結束后,吸收液受重力作用經設備下部底流口流出,進入循環槽再利用,凈化后的氣體受壓力作用,經設備中心管底部溢流口向上排出。為了提高傳質效率及吸收效率,氣液微界面振蕩吸收器在柱段加入液相射流口,巧妙地將氣液兩相的入口分開,使之具備氣液兩相的流場耦合聯動功能,因此與傳統旋流分離器相比,增加氣相與液相的吸收、反應功能。微界面振蕩吸收器利用多相流場耦合作用,使相與相之間產生強烈的化學反應,與傳統旋流分離器相比,提高了傳質效率及分離效率。具體工作原理如圖5所示。

圖5 微界面振蕩吸收器工作原理

旋流場具有調控微界面特性：界面振蕩和界面更新(圖6)。①界面振蕩：旋流場中顆粒沿柱錐螺旋線公轉運動的同時能夠繞自身軸心高速自轉,自公轉運動將會引起介質與微顆粒間的作用力產生周期性變化,使得兩相界面發生形變,進而促使兩相界面產生振蕩。連續不斷的周期性界面振蕩會促使界面兩側附近的兩相流體發生運動,且運動方向也會發生周期性變化,使得兩相界面的傳質速率大大增加[14]。②界面更新：旋流場中高梯度剪切力和微顆粒自轉影響下,微顆粒迎風側與外部流體間的速度梯度最大,由此驅動微顆粒內部形成兩個對稱的循環渦,實現了兩相界面的更新[67]。

圖6 旋流場中界面振蕩及界面更新強化傳質機理[38,68]

在強化氣液傳質方面,Chang Yulong等[69]利用旋流場中強旋流結構和負壓特性,發明自吸式旋流微氣泡氣液混合器,該混合器結合超重力強化和微氣泡強化雙重作用,實現氣液傳質系數的大幅提升。試驗結果表明,混合器產生氣泡的直徑中位數為625 mm,壓降約0.05 MPa,傳質系數高于900 h-1,對氣液傳質具有很好的技術優勢。然而,該裝置同樣存在著低氣液比的性質,在乙醇胺(MEA)吸收CO2方面存在能耗高的問題。Wang Liwang等[70]前期針對界面振蕩吸收裝置,建立了氣液有效界面面積的測試方法,該方法選用CO2-NaOH體系,測出微界面振蕩吸收器有效比相界面積高達1 287～3 441 m2/m3,遠大于傳統的塔式設備,相較旋轉填料塔也有兩倍以上的提升。大的有效比相界面積能使微界面振蕩吸收器的設備體積大幅減小,從而大幅降低設備的投資成本及配套裝置(如梯子平臺、管線等)的需求。此外,與旋轉填料塔相比,本裝置為靜設備,僅依靠兩相物理原理實現傳質面積增大、傳質效率提升的效果,有利于設備的長期運行及維護。

綜上,采用旋流耦合微液滴,圍繞三維旋流場中涉及的氣液界面振蕩強化過程及強化氣液傳質基礎科學問題,提高氣液比,在氣-液旋流場中,MEA微液滴由于自公轉運動引起氣液界面振蕩特性,從而強化傳質特性,實現CO2高效捕集(圖7),為綠色低碳發展作出貢獻。

圖7 微液滴旋流振蕩深度吸收CO2原理

3 結論與展望

綜述了化學吸收法捕集CO2技術的研究現狀,針對氣液傳質強化綜述了微通道傳質強化、超重力傳質強化、微氣泡傳質強化和微界面振蕩強化技術,總結了各項技術的優缺點,并重點介紹了微界面傳質強化技術,可為煙氣脫碳領域的綠色低碳發展提供借鑒。目前,在CO2捕集過程中,關于CO2氣液傳質強化的研究已經取得顯著的進展。然而,仍存在改進和完善的空間,未來的研究可以從以下4個方面展開：

(1)開發更高效的有機胺溶劑,解決現有大規模使用的MEA試劑對設備的腐蝕影響、氧化物的形成和降解等問題,在新型吸收劑的背景下對現有傳質強化技術進行改進。

(2)微通道過程強化的微反應器加工難度大、成本高,因其體積微小而難以產業化生產和應用,未來可以在其原理的基礎上開展放大研究。微氣泡強化存在反應后氣泡難分離問題,氣液比過大導致大量溶劑循環,造成再生能耗極高,但其高傳質系數和高體積比表面積受到研究者青睞,未來可繼續對其分離過程和降低能耗過程開展研究。

(3)外加能量場強化能夠利用外加場有效強化傳質過程,但穩定性低、對環境有一定要求、設備體積較大等缺點限制了其發展。引入第二相介質強化是新興的氣液傳質強化方式,但現在對其研究較為局限,產業化程度低。

(4)現在較熱門和發展較快的微界面振蕩強化因其處理量大、設備體積小、靜設備、可連續操作等優點而具有極佳的產業化應用前景,但其也存在氣液比較低和能耗高等問題。