用于丁醇分离的PDMS渗透汽化膜的优化制备
生物丁醇作为生物燃料的代表，是理想的可再生绿色能源，可以作为化石燃料的替代。然而，生物丁醇生产时发酵液中存在的产物抑制问题,严重降低了生物丁醇生产的效率。渗透汽化技术可以通过原位藕合的方式直接从发酵液中分离丁醇，降低了产物抑制和分离能耗，是一种高效、绿色、生物相容性好的分离工艺。聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜由于其优秀的疏水性、稳定性和渗透汽化性能，被认为是“醇选择性膜的基准”。以无机粒子为填料与PDMS基质混合，可以得到性能更高的丁醇选择渗透汽化膜。另一方面，PDMS膜在工业化制备的过程中存在着固化慢、性能不稳定、分离因子低等问题。因此，本文制备了MAF-9/PDMS混合基质膜以得到更好的丁醇分离效果，并开发了一种可快速固化的PDMS膜，以实现PDMS膜的工业化制备。本文研究包括以下内容: 首先，合成了超高疏水的MAF-9与PDMS基质混合制备了MAF-9/PDMS混合基质膜。结果表明，合成的MAF-9由于配体中-CF3基团的存在而具有超高的疏水性，其水接触角达到了146.5°。MAF-9填充量为6wt％的膜具有最好的性能，其总通量为848gm-2h-1,分离因子为53,相比于纯PDMS膜分别提高了24％和16％。此外，测试了6％-MAF-9/PDMS膜对发酵液的分离效果，证明了其在原位丁醇分离方面的潜力。 其次，为了解决PDMS膜在工业化制备所面临的问题，使用硅氢加成热固化的方式制备了V-PDMS膜。该膜的铸膜液在室温下可以存放4h以上，而在80℃时仅需5min即可快速固化，因此可以使用大型的连续刮膜设备进行膜的连续化生产，大大提高了PDMS膜的生产效率。同时，该膜还具有及其优秀的丁醇分离性能，实验室制备的V-PDMS膜，其总通量为1384gm-2h-1，分离因子为42,优于文献中报导的其他PDMS膜和商业膜，因而具有很高的经济价值。
PDMS渗透汽化膜;生物丁醇;分离效果;分离能耗
北京化工大学
硕士
材料与化工
屈一新;江冠金
2023
中文
TB383;TQ051.893
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）