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.     

PEBA渗透汽化膜用于分离回收稀水溶液中邻甲酚

考察了PEBA2533渗透汽化膜分离稀水溶液中邻甲酚的性能,并运用渗透汽化-分级冷凝工艺回收高纯度邻甲酚晶体。采用扫描电子显微镜对PEBA2533膜的表面及断面进行表征,通过膜的溶胀实验考察了PEBA2533膜对邻甲酚的吸附性能,考察了在不同原料质量浓度及原料液温度时PEBA2533膜对邻甲酚的分离性能。结果表明:随着原料液浓度增大,邻甲酚的通量不断增大;在原料液质量浓度范围2 000~7 000mg/L内,分离因子处于较高的范围(59~105).随着原料液温度升高,邻甲酚与水的通量均明显增大,同时分离因子也逐渐增大;当原料液质量浓度与温度为7 000mg/L,70℃时,邻甲酚晶体通量高达295.9g/(m~2·h),纯度为99.9%.     

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。     

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。     

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。     

二次生长法制备NaA型沸石膜及其在渗透汽化中的应用

首先采用负压法在氧化铝载体上引入晶种,再通过二次生长法合成了NaA型沸石膜,考察了各种因素对制膜的影响.结果表明,在90 ℃时反应晶化3 h,能够形成最佳的NaA膜层.对于质量分数为90%的乙醇水溶液,所合成的膜的渗透汽化通量为0.19 kg/(m2*h),分离因子达300以上.在此基础上研究了渗透汽化温度、渗透液浓度对于分离性能的影响,获得了渗透汽化过程的初步规律.     

CHA分子筛膜用于DMF渗透汽化脱水研究

将氧化钇稳定型氧化锆(YSZ)中空纤维载体上制备的CHA分子筛膜用于二甲基甲酰胺(DMF)渗透汽化脱水,系统考察了进料水含量和操作温度对膜分离性能的影响,并研究了CHA分子筛膜渗透汽化的长期稳定性。结果表明:膜的渗透水通量随进料水含量和操作温度的升高而增加;对于质量分数为10.0%水/DMF溶液,当操作温度为75℃时,CHA分子筛膜的初始渗透水通量和分离因子分别为5.7 kg/(m~2·h)和1 180;DMF分子在CHA分子筛膜表面和孔道内的吸附阻碍了水的渗透,膜的渗透水通量逐渐下降并在24 h后稳定在1.0 kg/(m~2·h)左右,渗透侧水质量分数稳定在99.0%以上。     

TS-1分子筛膜的制备

在多孔管状莫来石支撑体外表面水热合成TS1型分子筛膜.讨论了合成配比、合成温度、晶种引入等因素对膜合成的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、紫外可见分光光度计(UVVIS)和扫描电子显微镜(SEM)对TS1分子筛及分子筛膜进行了表征.通过乙醇水混合物对膜的渗透汽化分离性能进行检测.结果表明,Ti进入了分子筛的骨架中,且最佳n(TiO2)/n(SiO2)=0.02,最佳合成温度200℃,采用原位法可以获得缺陷较少的TS1分子筛膜.该膜对乙醇具有较好的选择性,分离因子为62,通量为0.76kg/(m2·h).     

壳聚糖复合膜渗透化法分离乙醇／水混合物

将壳聚糖 (CS)和聚乙烯醇 (PVA)混合物涂到聚丙烯腈 (PAN)中空纤维内表面 ,通过适当的交联制成壳聚糖复合膜。研究了乙醇水液体混合物在膜中的渗透汽化性能 ,讨论了料液浓度、温度对膜分离性能的影响。结果表明 ,CS PVA/PAV膜具有优异的渗透选择性能 ,当料液乙醇含量为 95wt%时 ,6 0℃和 70℃渗透通量为 310g/(m2 ·h)和 433g/(m2 ·h) ;分离因子为 116和 12 7,渗透通量与温度呈Arrhenius关系     

支撑体结构对聚二甲基硅氧烷复合膜界面结合行为的影响

渗透汽化性能及结构稳定性是复合膜的重要评价指标。采用纳米划痕技术原位表征分离层与支撑体的界面结合强度。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)化合物作为膜材料,详细考察管式多孔陶瓷支撑体粗糙度及孔径对PDMS复合膜界面结合强度及渗透汽化性能的影响。结果表明:陶瓷支撑体粗糙度为1μm,平均孔径为200nm,制备的复合膜结构稳定性及渗透汽化性能最佳,临界载荷为27mN,当进料温度为40℃时,膜对1%丁醇水溶液的通量可达1139g/(m~2·h),分离因子为22。     

分子印迹中空纤维复合膜对异丙醇/水体系的渗透汽化

以聚砜(PSF)中空纤维超滤为基膜,二苯甲酰-L-酒石酸(L-DBTA)为模板分子,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,采用表面热聚合方法制备了L-DBTA印迹中空纤维复合膜。该复合膜对异丙醇/水体系具有很好的分离效果,对于w=0.20和0.50的异丙醇/水体系,经过一次浸膜制得的L-DBTA分子印迹复合膜的分离因子分别为2 400和5 690,通量分别为1 440 g/(m2.h)和551 g/(m2.h);对于w=0.95的异丙醇/水体系,浸膜液浓缩一倍,经过两次浸膜制得的L-DBTA分子印迹复合膜分离因子可达82 100,渗透通量可达739 g/(m2.h);对于异丙醇/水体系,通过实验,获得了L-DBTA分子印迹复合膜与一般渗透汽化膜相反的分离规律:料液温度升高,L-DBTA分子印迹复合膜的渗透通量下降;随着料液浓度的升高,分离因子出现最大值时的温度逐渐升高。     

PVA-PFSA/PAN渗透汽化膜强化乙酸乙酯酯化脱水及工艺过程模拟

以聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜为底膜,以酒石酸(Tac)为交联剂,制备了聚乙烯醇(PVA)与全氟磺酸(PFSA)共混复合膜,并用于乙酸乙酯-水、乙酸乙酯-乙醇-水溶液的脱水研究。考察了分离乙酸乙酯-水二元溶液时,料液温度和含水量对复合膜分离性能的影响;40℃下分离含水2%(质量分数,下同)的乙酸乙酯水溶液时,其总渗透通量81.1 g/(m2.h),分离因子为1 890;考察了复合膜用于分离乙酸乙酯-乙醇-水(质量比90∶2∶8)三元溶液时,料液温度的影响及脱水效果。结果表明:40℃时复合膜对三元溶液的总渗透通量可达251.0 g/(m2.h),此温度下,只需12 h就可将含8%初始水的三元溶液脱水至4.66%。PVA-PFSA/PAN渗透汽化膜对乙酸乙酯体系的脱水效果良好,可应用于强化乙酸乙酯酯化生产工艺。利用Aspen Plus 11.1软件对工艺流程进行了模拟,结果表明:在同等操作条件下,渗透汽化膜强化酯化工艺流程相对于普通的反应精馏,提高了乙酸乙酯的单程收率和原料的转化率,简化了乙酸乙酯生产流程。     

~1聚醚共聚酰胺(PEBA)膜的基本渗透汽化行为研究

涂布法制备用于渗透汽化的PEBA膜,用红外光谱分析和元素分析表征了共聚物的化学结构,渗透汽化分离醋酸正丁酯稀水溶液中的醋酸正丁酯,研究了浓度和温度对渗透通量和分离因子的影响,结果表明:渗透通量和分离因子随着浓度的增加而增加,当浓度达到0.6%时,醋酸正丁酯的渗透通量可以达到143.9 (g/m2h), 分离因子可以达到236.9,渗透通量随着温度的升高而增加,分离因子随温度的升高而减小.     

氧化多壁碳纳米管对PVA-CS-O-MWNTs/PAN渗透汽化膜性能的影响

在涂膜液聚乙烯醇(PVA)-壳聚糖(CS)混合物中加入无机相氧化多壁碳纳米管(O-MWNTs),使用浸渍法涂膜的方式制备PVA-CS-O-MWNTs/PAN中空纤维膜(PAN为聚丙烯腈),应用于渗透汽化分离甲醇(Me OH)/碳酸二甲酯(DMC)混合物.考察了O-MWNTs含量、热处理温度、料液温度对渗透汽化性能的影响.结果表明,加入氧化多壁碳纳米管可以提高PVA-CS/PAN膜的渗透通量、亲水性和机械性能.较佳的工艺条件为:O-MWNTs质量分数为0.1%,热处理温度为80℃,料液温度为40℃,Me OH的质量分数为70%.在此实验条件下,PVA-CS-O-MWNTs/PAN膜的渗透汽化性能达到最佳,渗透通量为210 g·m-2·h-1,甲醇选择性为7.82.     

壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈聚离子复合膜渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液

制备了壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈(CS-SA/PAN)聚离子复合膜,将此膜用于渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液.用红外光谱(FT-IR)表征CS、SA、CS/SA均质膜.研究CS-SA/PAN聚离子复合膜的溶胀性、料液浓度和SA质量分数、操作温度对乙酸乙酯水溶液脱水效果的影响.实验表明:CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀度随溶液中水质量分数的增加而增大,随SA的质量分数增加而减小,40 ℃、SA质量分数为2.0%时,CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液中溶胀度可达51%.随着SA质量分数的增加,CS-SA/PAN聚离子复合膜的渗透通量减小,分离因子增大,40 ℃、SA质量分数为2.0%时,分离乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液,CS-SA/PAN聚离子复合膜渗透通量可达348 g/(m2·h),分离因子为7 245.随着料液中水含量的增加和料液温度的升高,膜渗透通量增大,分离系数减小,渗透通量与料液温度的关系能较好地吻合Arrhenius方程.     

聚乙二醇导向多级孔ZSM-5分子筛膜的制备及表征

采用二次生长法,以四通道α-Al_2O_3中空纤维为支撑体,制备多级孔ZSM-5分子筛膜,研究制膜液硅铝摩尔比(n(SiO_2)/n(Al_2O_3))、合成温度、合成时间以及聚乙二醇(PEG)结构导向剂的添加对分子筛膜成膜的影响。结果表明:在硅铝摩尔比为160、合成温度为180℃、合成时间为20 h的条件下,可获得结晶度较高的ZSM-5分子筛膜;引入的PEG分子在晶化过程中包裹在晶体层之间,去模板后产生介孔孔隙;膜层平均孔径随着PEG加入量的增加而变大,在PEG添加量为0. 25%时,纯水渗透通量达到20 kg/(m~2·h·MPa),截留分子量为161 100,对应平均孔径为16. 40 nm,达到了超滤的标准。     

PVA、PVP和β-CD改性再生纤维素膜的制备及渗透汽化分离己内酰胺水溶液

己内酰胺(CPL)是重要的有机化工原料,对CPL脱水是除杂工艺中最后一步。然而,CPL是热敏性物质,为防止CPL高温分解,重点研究了渗透汽化膜分离技术对CPL脱水。以棉短绒为制膜原料,采用碱溶解方法,通过相转变制备了再生纤维素(RC)膜。研究了铸膜液浓度对膜结构的影响。铸膜液的最佳浓度为4 wt%,RC膜表面平滑、无孔,可作为渗透汽化膜,但纯RC膜的通量较小。因此,选取了聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和β-环糊精(β-CD)分别对RC膜共混改性,考察了改性膜的溶胀度、接触角和渗透汽化膜分离性能。RC-PVA膜的机械强度、通量和分离因子均优于纯RC膜。β-CD提高了膜的分离因子,对通量影响较小。     

丝光沸石分子筛膜的制备与表征

在不添加有机模板剂的条件下,使用配比为n(Na2O):n(Al2O3):n(SiO2):n(H2O)=0.25:0.067:1:35溶胶在多孔莫来石管上水热合成出丝光沸石分子筛膜.考察了晶化时间、硅源、铝源等条件对晶体层晶化和渗透汽化性能的影响.合成的膜经XRD和SEM表征.优化合成条件下制备的丝光沸石膜具有良好的渗透汽化(pervaporation,PV)性能,在75℃,水/乙醇(质量比为10/90)混合溶液中的渗透通量和分离因子分别为0.72 kg·m-2·h-1和480.xRD和SEM表征显示,在较优化水热条件下,支撑体外表面形成了一层致密的、高结晶度丝光沸石分子筛晶体.     

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.     

NaA分子筛膜的制备及其在醇类脱水中的应用

采用水热合成法在莫来石支撑体上制备NaA分子筛膜,并利用渗透汽化技术对甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇等不同分子尺寸的醇水体系进行脱水性能的研究,同时考察操作温度和原料液中水含量对膜的分离性能的影响.研究表明:在优化条件下制备出致密无缺陷的NaA分子筛膜,所制备的膜对几种醇类体系脱水都具有良好的分离效果,膜的渗透水通量随温度的升高而增加,分离因子略有下降;随着醇类分子尺寸的增大,膜的分离因子和水通量都呈增大趋势.