PDMS-PTFE滲透汽化膜結(jié)構(gòu)與分離性能研究.pdf

1、隨著新能源、可再生能源等的不斷發(fā)展，燃料乙醇以其清潔環(huán)保、可再生等優(yōu)勢日益受到重視。傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)多采用間歇發(fā)酵，其設(shè)備龐大，效率低且產(chǎn)品不穩(wěn)定;當(dāng)乙醇濃度達到6％～10％時，酵母即停止生長，因此要將乙醇及時分離出去以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，常規(guī)分離乙醇方法多采用蒸餾、精餾、萃取等能耗高，費用大。滲透汽化膜分離技術(shù)是一種新型分離方法，利用混合液中不同組分在滲透汽化膜中具有不同的溶解、擴散性能而使之分離，該技術(shù)具有能耗低、設(shè)備簡單、分離效率高、操作

2、方便等優(yōu)勢，是一種有潛力的乙醇分離技術(shù)。聚四氟乙烯(PTFE)微濾膜具有性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、耐高溫、孔隙率高及機械強度大等特點，是一種較好的支撐材料。
　　本文以PTFE平板微濾膜作支撐層，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作分離層，采用涂覆法制備PDMS/PTFE復(fù)合膜并對其進行填充改性，用于乙醇/水溶液的分離性能研究，具體研究內(nèi)容及實驗結(jié)論如下:
　　(1)選用不同結(jié)構(gòu)的PTFE平板微濾膜作支撐層，通過涂覆法制備PDMS/PTF

3、E復(fù)合膜，研究支撐層結(jié)構(gòu)對PDMS/PTFE復(fù)合膜的分離性能和傳質(zhì)阻力的影響。結(jié)果表明，隨著PITE支撐層平均孔徑增加，復(fù)合膜的滲透通量降低，分離因子先基本不變，在活性層厚度過薄時分離因子降低;制膜時，隨著支撐層孔徑的增加，PDMS聚合物向支撐層中的滲入量增加，導(dǎo)致過渡層變厚，致密層厚度增加，使膜的傳質(zhì)阻力變大，滲透通量降低，分離因子主要由活性層決定。
　　(2)采用孔徑結(jié)構(gòu)相同的PTFE微濾膜為支撐層，制各PDMS/PTFE復(fù)合

4、膜，研究PDMS/PTFE復(fù)合膜制備條件的優(yōu)化以及制膜條件對乙醇/水溶液分離性能影響。結(jié)果表明，最佳的制膜條件是交聯(lián)劑含量4％，交聯(lián)溫度80℃，交聯(lián)時間5h，此時復(fù)合膜的綜合性能較好;隨著交聯(lián)劑濃度的增加，通量先減小后逐漸升高，分離因子先增加，再略有降低最后趨于穩(wěn)定;隨著交聯(lián)溫度的升高，膜的滲透通量降低，分離因子先升高后保持不變;隨著交聯(lián)時間的增加，滲透通量降低，分離因子先增加后保持不變。
　　(3)采用無孔的親有機物納米二氧化硅

5、(ONS)作填充劑，制備(ONS)-PDMS/PTFE填充膜，用于低濃度乙醇/水溶液的分離。研究填充膜的溶脹行為以及ONS粒子填充量、被分離料液溫度、料液濃度對ONS填充膜分離性能的影響。得出以下結(jié)論，膜的溶脹度隨著ONS填充量的增加先增加后略有下降，在ONS填充量為5wt％時溶脹度最大;隨著ONS填充量逐漸增加，膜的滲透通量先增加后減小，透過液中乙醇濃度先增加后減小，在ONS填充量是5wt％時，填充膜的滲透通量和分離因子均取得最大值;

6、隨著料液溫度的升高，填充膜的分離因子和滲透通量都變大，滲透通量與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程;隨著料液濃度的增加，分離因子和滲透通量都變大。
　　(4)采用液相擴散法制備多孔的疏水咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(ZIF-8)，并用ZIF-8粒子作填充劑制備(ZIF-8)-PDMS/PTFE填充膜。用該填充膜分離低濃度的乙醇/水溶液，研究ZIF-8粒子填充量、料液溫度、料液濃度對分離性能的影響。結(jié)果表明，填充了ZIF-8粒子的膜分離性能