动态法制备内皮层中空纤维渗透汽化优先透醇膜的研究
在能源危机的冲击下，世界各国都在加速新能源的开发和利用，燃料乙醇作为一种高效，清洁的可再生能源得到广泛关注。随着膜分离技术的发展，渗透汽化法作为一种高效、节能的膜分离技术受到广泛关注。而优先透醇渗透汽化膜被认为是未来制取燃料乙醇的关键技术之一。目前，对于优先透醇膜的研究仍然以板式膜为主，但是中空纤维渗透汽化膜组件具有装填密度高、自支撑结构，成本低等优势，具有较大的潜在应用价值。
鉴于此，本文以聚砜超滤膜为基膜，通过动态加压复合聚二甲基硅氧烷(PDMS)试制内皮层式中空纤维PDMS/PS优先透醇渗透汽化膜。实验首先对不同成膜方式下的渗透汽化透醇分离性能进行比较，得出倒向动态复合法可以获得较好的分离效果。在此基础上，考察了动态过滤时间，PDMS聚合物浓度，交联剂TEOS浓度等因素对PDMS/PS复合膜的渗透汽化透醇性能的影响。得出制备的适宜条件为：动态过滤时间60 min;聚合物PDMS浓度22.8 wt.％；交联剂TEOS浓度1.5wt.％。对复合前后中空纤维膜的内表面进行电镜，原子力显微镜，接触角的分析表征，证实了致密分离层的形成。在50℃时，该复合膜对8 wt.％乙醇/水体系的分离因子可达6.4，渗透通量为265 g/m2·h。进一步测定了复合膜对不同醇/水体系渗透汽化透醇性能，发现在相同的复合条件下，该复合膜对异丙醇/水体系的分离因子可达10.1，渗透通量为878g/m2·h。
本文还进一步在PDMS溶液中加入改性后的沸石分子筛，动态加压法制备了内皮层中空纤维PDMS-Silicalite/PS优先透醇渗透汽化膜。实验考察了分子筛添加量，超声时间等因素对PDMS-Silicalite/PS复合膜的渗透汽化透醇性能的影响。得出在硅铝比为500条件下，超声10h，分子筛添加量为0.15wt.％时，对8wt.％的乙醇/水体系分离因子达到10.0，渗透通量为1076 g/m2·h。实验还比较了不同硅铝比对PDMS-Silicalite/PS复合膜的渗透汽化透醇性能的影响，得出：硅铝比越高，渗透汽化分离性能越好。对分子筛改性前后进行红外光谱分析，证实了改性后分子筛分子结构的变化，对复合前后中空纤维膜的内表面进行电镜，原子力显微镜，接触角的分析，证实了疏水致密杂化分离层的形成。
动态成膜法;聚砜超滤膜;内皮层中空纤维膜;沸石分子筛;硅烷偶联剂;膜分离;渗透汽化法
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
毋伟
2010
中文
TB383;TQ028.8
57
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）