管式聚二甲基硅氧烷/陶瓷复合内膜的制备及其渗透汽化应用

采用浸渍-提拉法在多孔管式陶瓷支撑体内表面制备完整无缺陷的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜层。采用扫描电子显微镜(SEM)、渗透汽化(PV)性能测试等手段,研究支撑体孔径和涂膜时间对管式PDMS/陶瓷复合内膜的形貌和分离性能的影响。同时,考察丁醇-水体系中料液温度、料液中丁醇含量对管式PDMS/陶瓷复合内膜渗透汽化性能的影响,并对膜的渗透汽化长期稳定性进行了研究,将复合内膜的渗透汽化性能与复合外膜进行了比较。结果表明:复合膜均匀完整,有良好的过渡层。支撑体孔径较大的复合膜,其渗透通量更高。随涂膜时间的延长,膜厚依次增加,渗透通量下降,分离因子升高;随料液中丁醇含量增加,通量逐渐上升,分离因子先升高后下降;随操作温度的升高,通量和分离因子都有所增加。在料液温度为40℃、丁醇质量分数为1.5%的条件下连续运行180h,膜渗透总通量高达1 050 g/(m~2·h),选择性可达30。     

导电织物增强PVDF复合膜的制备与性能研究

为进一步提高PVDF平板膜的机械强度,赋予膜导电性能,采用浸没沉淀相转化法,分别选用由镀银涤纶纱线、涤纶不锈钢包芯纱和不锈钢纤维制成的导电织物为支撑体,制备了增强型导电PVDF平板复合膜。采用扫描电子显微镜观察和对复合膜的水通量、孔隙率、截留率、泡点孔径、极限应力、表面比电阻等测试,研究了不同导电纤维织物对复合膜形态和结构、渗透性能、力学性能及导电性能的影响。实验结果表明:涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜粘附较好,而镀银涤纶纱线和不锈钢纤维所制备织物与聚合物膜之间有明显的界面分离现象;涤纶不锈钢纱包芯纱织物复合膜孔隙率、水通量及泡点孔径较其他2种织物复合膜更大,而截留率较低;不锈钢纤维织物复合膜厚度最薄,但不锈钢纤维织物复合膜孔隙率、泡点孔径及水通量较小,而截留率较大;复合膜极限应力的大小顺序为涤纶镀银织物复合膜>涤纶不锈钢包芯织物复合膜>不锈钢织物复合膜,且复合膜的极限应力均高于纯PVDF膜;镀银涤纶纱线织物复合膜的导电性最好。总之,通过将PVDF与针织物进行复合制膜,不仅可提高膜的强度,还可赋予膜导电特性,其中,涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜较其他两种膜结构最稳定,膜的渗透性能最好,因此选用涤纶包芯纱为复合膜支撑体最佳。     

渗透汽化法分离水溶液中低质量分数的乙酸乙酯

为了降低乙酸乙酯工业生产的能耗,提高产品收率,进行渗透汽化法分离水溶液中低质量分数乙酸乙酯的研究.采用实验室自制的聚二甲基硅氧烷(PDMS)/陶瓷复合膜,考察乙酸乙酯的质量分数和原料液温度对渗透汽化性能的影响.研究发现,当原料液中乙酸乙酯的质量分数为7%、温度为50℃时,膜的渗透通量和分离因子分别达到8.7 kg/(m2·h)和38.1.在分离因子相当的前提下,聚二甲基硅氧影陶瓷复合膜的渗透通量与其他报道的膜材料相比具有明显的优势.     

茶叶特征香气组分的渗透汽化富集

研究2种不同支撑体的聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)膜和PDMS/Al2O3膜对茶叶特征香气成分顺式-3-己烯醇(叶醇)、芳樟醇、反式-2-己烯醛以及苯甲醇回收的分离性能。考察操作条件对4种芳香物单组分和混合组分的渗透汽化性能的影响。结果表明:渗透汽化膜对单组分实验芳香组分具有较好的分离因子,随着组分浓度的增加,芳香物的分离因子下降;随着温度的升高,分离因子呈先上升后下降的趋势。在芳香物质量分数为0.01%、温度为30℃的条件下,叶醇、芳樟醇、反式-2-己烯醛和苯甲醇的分离因子分别为64.5、31.5、29.3和28.9。混合体系中各组分的分离因子较单组分体系下降。PDMS/PVDF复合膜比PDMS/Al2O3复合膜具有更高的芳香组分分离因子和芳香物分通量。     

n-SiO_2填充PEBAX/PAN复合膜渗透汽化分离吡咯

以气相纳米二氧化硅(n-SiO_2)为填充物,制备了均质膜、填充膜、复合膜、填充型复合膜四种分离膜。通过溶胀实验考察填充膜的吸附性能,渗透汽化实验考察填充型复合膜对吡咯/正庚烷二元混合体系的分离性能,采用FT-IR和XRD、SEM对膜进行表征。四种分离膜中,填充型复合膜的分离性能最佳。当填充量为1 wt%时,膜的综合分离性能最佳,料液温度为30℃,料液浓度为5 000μg/g时,总渗透通量为3.47 kg/(m~2·h),分离因子最大为14.56,渗透汽化综合性能得到很大的提高。这项工作可以为渗透汽化分离汽油中氮化物提供有益的参考。     

管式氧化石墨烯膜用于乙醇脱水过程

为了研究新型二维氧化石墨烯膜材料在乙醇脱水过程中的应用,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热分析仪(TG-DSC)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等表征氧化石墨烯的微结构及性质。以管式陶瓷超滤膜为支撑体,采用浸渍提拉法制备完整无缺陷的氧化石墨烯膜。结果表明:将所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜用于乙醇脱水过程,此膜对水分子表现出优先选择透过性。当原料液中水质量分数为10%,操作温度为60℃时,乙醇-水的分离因子可以达到36以上,渗透通量达到2.5 kg/(m2·h)。氧化石墨烯陶瓷复合膜可以操作100 h以上,并保持一定的分离性能,具有较好的稳定性。     

ETS-4分子筛膜的制备

采用晶种法在多孔管状莫来石支撑体外表面水热合成ETS-4分子筛膜.研究合成条件,包括晶种、合成液碱度以及合成时间对ETS-4晶体生长和膜形成的影响.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对ETS-4分子筛及分子筛膜进行了表征.通过75 ℃、质量分数为10%的水/乙醇混合物对膜的渗透汽化分离性能进行检测.实验结果表明,在碱性介质中,Al从支撑体析出,导致在支撑体孔中形成方沸石,影响了膜的渗透汽化分离性能.     

聚合物溶液黏度对PDMS/PVDF复合膜微结构及渗透汽化性能的影响

采用不同黏度的聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液制备平板聚二甲基硅氧烷/聚偏二氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,并比较膜对乙醇/水混合物的渗透汽化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角分析仪等表征手段研究聚合物溶液黏度对膜微结构的影响。结果表明:聚合物溶液黏度为90 mPa·s时制备的复合膜分离性能最佳,当进料温度为313 K时,膜对5%乙醇水溶液的通量可达761 g/(m2·h),分离因子为9.1。     

PVA-MA 酯化交联膜的制备及性能表征

介绍了聚乙烯醇（ＰＶＡ）与马来酸（ＭＡ）酯化交联膜的制备及性能表征。ＰＶＡ与ＭＡ在浓硫酸催化下，高温脱水酯化交联。利用红外光谱（ＩＲ）、拉伸强度分别表征了交联膜的化学结构及力学性能。在沸水中测定了ＰＶＡ交联膜的耐水性，将ＰＶＡ与聚丙烯腈（ＰＡＮ）制成ＰＶＡ－ＰＡＮ交联复合膜用于渗透汽化法分离乙醇—水混合物。研究了交联度与复合膜渗透汽化特性之间的关系。     

中空纤维复合膜气体分离性能的研究

本论文制备了用于有机蒸汽正庚烷/氮气分离的PDMS/PS,PDMS/PAN,PDMS/PVDF复合膜.研究了PS,PVDF基膜热处理温度和时间对复合膜的分离性能的影响.结果表明：PDMS/PS复合膜的渗透速率和分离因子均随热处理温度的升高而降低,PDMS/PVDF复合膜在393.2K下有最佳分离性能.     

改性PDMS/PVDF复合膜对丙烷/氮气分离性能研究

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为底膜,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层膜材料,涂覆法制备了PDMS/PVDF平板复合膜.将PVDF底膜进行等离子体接枝处理,提高PVDF底膜与PDMS选择层的结合力.研究了体系温度,压力,原料气的组成等因素对复合膜分离性能的影响.随着体系温度升高,丙烷(C3H8)的渗透通量减小,而氮气(N2)的渗透通量增大.随着体系的压力增大,C3H8的渗透通量增加,N2的渗透通量几乎不变,分离因子增大.原料气中C3H8的含量增加,渗透通量增大,分离因子也增加.在温度为25℃,压力为0.3MPa,混合气中C3H8含量为10mol%时,制备复合膜的渗透通量为1.625×10-2(c.cm-2.s),分离因子为21.56.     

CS-PVA/PVDF膜蒸汽渗透强化乙酸异丙醇的酯化反应

利用自制的壳聚糖-聚乙烯醇/聚偏氟乙烯(CS-PVA/PVDF)中空纤维复合膜进行蒸汽渗透耦合乙酸异丙醇酯化反应。通过扫描电子显微镜(SEM)表征膜的微观结构。研究复合膜在蒸汽渗透下分离水/异丙醇的性能。考察耦合酯化反应过程中反应温度、催化剂用量、醇酸初始摩尔比以及膜温对酯产率和膜通量的影响。结果表明:膜分离层与支撑体结合紧密;复合膜对水/异丙醇体系具有较好的分离性能。酯化反应的最佳条件:反应温度95℃,醇酸摩尔比2.5∶1,催化剂用量3%,膜温90℃。在最佳条件下,反应11.5 h,酯收率由非耦合时的82.7%提高到耦合时的99.2%。     

CSA／PAN复合膜的渗透汽化性能

制备了渗透汽化性能较好的壳聚糖醋酸盐 /聚丙烯腈复合膜 (CSA/PAN) ,研究了进料浓度、温度、膜厚对渗透汽化性能的影响。实验表明 ,此膜适于分离高浓度的乙醇 /水溶液。并回归了水和乙醇的传质经验关联式     

渗透汽化分离膜及膜反应器：Ⅰ.聚离子复合膜性能的研究

通过两层复合制得壳聚糖－聚丙烯酸钠和壳聚糖－褐藻钠聚离子复合膜，研究了其对乙醇－水混合体系的分离性能，并比较了壳聚糖膜、聚丙烯酸钠、褐藻酸钠及聚离子复合膜对乙醇－水二元体系和乙酸－丁醇－乙酸丁酯－水多元体系的渗透汽化分离性能。结果表明，聚离子复合膜适于作膜反应器的膜材料。     

渗透汽化分离膜及膜反应器 Ⅰ．聚离子复合腹性能的研究

通过两层复合制得壳聚糖－聚丙烯酸钠和壳聚糖－褐藻酸钠聚离子复合膜，研究了其对乙醇－水混合体系的分离性能，并比较了壳聚糖膜、聚丙烯酸钠、褐藻酸钠及聚离子复合膜对乙醇－水二元体系和乙酸－丁醇－乙酸丁酯－水多元体系的渗透汽化分离性能．结果表明，聚离子复合膜适于作膜反应器的膜材料．     

中空纤维SAPO-34分子筛膜的制备及渗透汽化性能

采用二次生长法在α-Al_2O_3四通道中空纤维支撑体外表面合成SAPO-34分子筛膜,用于渗透汽化脱水分离。考察操作温度对分子筛膜渗透汽化性能的影响,并研究渗透汽化过程中膜结构性能的稳定性。结果表明:采用球磨晶种诱导合成出了高质量的SAPO-34分子筛膜,75℃下膜在异丙醇(90%)-水(10%)体系中,分离因子达到3 600,渗透通量为3.34 kg/(m~2·h);在乙醇(90%)-水(10%)体系中,膜的分离因子最高为419,渗透通量为1.19kg/(m~2·h)。SAPO-34分子筛膜具有良好的渗透汽化分离稳定性和耐酸性能。     

PDMS复合膜水中脱除乙醇渗透汽化传质过程分析

对聚二甲基硅氧烷（PDMS）/聚砜（PS）复合膜从低浓度乙醇水溶液中脱除乙醇的渗透汽化过程进行了研究。考察了操作温度、料液浓度及流速对渗透通量的影响,并对其传质过程进行分析。结果表明,乙醇渗透通量随料液温度、浓度及流速的增加而增大;利用Wilson图解法确定膜阻,并计算液相传质系数,进而获得传质准数关联式;在此传质过程中,液膜阻力占总阻力50%以上,表明液膜阻力对该渗透汽化过程有较大影响。     

聚环氧离子液体型聚氨酯膜渗透汽化分离丁醇水溶液的研究

将离子液体聚合物复合膜用于渗透汽化分离,在提高基膜的分离选择性的同时,解决支撑液膜中离子液体存在易流失的问题.首先通过聚环氧氯丙烷(PECH)与甲基咪唑的季铵化反应,合成端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基氟磷酸盐(PEIL1)与端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基(三氟甲基磺酰胺)盐(PEIL2)两种离子液体,接着用端羟基聚丁二烯(HTPB)与合成的离子液体预聚体反应,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链剂扩链,制备聚环氧离子液体型聚氨酯复合膜PEIL1-PU与PEIL2-PU.此外,系统研究了复合膜对丁醇水溶液的分离性能以及长时间分离的稳定性.实验表明,两种复合膜的渗透通量较普通聚氨酯膜略有下降,但分离因子升高,并且在长时间的分离实验中保持良好的稳定性.     

T-NaX分子筛复合膜的制备及其渗透汽化性能

本文利用NaX型分子筛对T型分子筛膜进行修饰,制备出T-NaX分子筛复合膜,借助XRD、SEM及渗透汽化实验研究了合成时间、合成温度及NaX型分子筛合成液陈化时间对复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明,在NaX型分子筛合成液陈化时间为18 h、合成温度为105℃、合成时间为28 h的条件下,可制得组织连续致密、渗透侧水含量高达99.359%、渗透通量为1.99 kg·m~(-2)·h~(-1)的T-NaX分子筛复合膜。     

纳米二氧化硅填充催化与分离双功能复合膜的性能

以聚丙烯腈（PAN）中空纤维膜为支撑底膜,聚乙烯醇（PVA）为渗透汽化（PV）层,全氟磺酸树脂（PFSA）为催化层,催化层中填充纳米二氧化硅,制备了催化与分离双功能中空纤维复合膜。考察了该双功能膜的一系列表面性能：亲水性、对乙酸乙酯塔顶粗酯的分离性能、力学性能以及对乙酸-乙醇酯化反应的催化性能。实验结果表明：催化与分离...