具有高效原位催化分離功能的中空纖維膜的制備及膜反應過程的研究.pdf

1、本文以氯堿工業(yè)廢棄的全氟離子膜(PFIEM)為原料，采用再生、高溫溶解方法回收了酸型全氟磺酸(PFSA)。將PFSA與聚乙烯醇(PVA)共混，以聚丙烯腈(PAN)中空纖維為底膜，制備PVA-PF SA/PVA-PFSA/PAN中空纖維復合膜。
　　首先，探究PVA-PF SA/PVA-PFSA/PAN中空纖維復合膜不同的制備方法，研究不同制備方法對膜結構和性能的影響，探索膜結構、膜材料組成與其催化性能、滲透性能之間的關系。利用浸涂

2、法在PAN中空纖維超濾膜表面涂覆一層PVA-PFSA，形成PVA-PFSA/PAN復合膜，它足一種致密結構，作為分離層，主要滿足滲透汽化分離的要求，同時研究了PFSA含量以及熱處理溫度對滲透通量和分離因子的影響。然后以不同的非溶劑用NIPS法在PVA-PFSA/PAN復合膜上再制備一層多孔PVA-PFSA外皮層，作為催化層，主要滿足催化性能的要求。結果表明，丙酮作為一種非溶劑，制備的多孔外皮層較好，可以滿足實驗要求。復合膜的分離性能受熱

3、處理的影響很大。隨著熱處理溫度升高，復合膜的滲透通量下降而分離因子增大。此外，隨涂膜液中PVA含量的增大，復合膜對水/乙醇的分離因子先上升再下降，滲透通量則一直下降。在酯化反應中，反應溫度對乙醇轉(zhuǎn)化率和反應速率都有很大的影響:隨溫度越低，反應速率越小，相同時間內(nèi)乙醇的轉(zhuǎn)化率越小。
　　其次，在前期復合膜制備的基礎上，采用分別優(yōu)化復合膜的分離層和催化層的制備條件，綜合提高PVA-PFSA/PVA-PFSA/PAN復合膜滲透性能和催化

4、性能并且分別應用到丁醇/水混合物的滲透汽化分離過程和丁醇與乙酸的酯化反應中。復合膜的表面及斷面通過FESEM顯示了PAN底膜與涂膜層結合良好，中間滲透層是光滑致密的，NIPS法制備的催化層是粗糙多孔的。滲透汽化實驗結果表明，當涂膜液中PFSA含量增加時，滲透通量逐漸增加而選擇因子減小。隨著熱處理溫度的提高，復合膜的分離因子上升，而不同配比的滲透通量都略有下降。料液溫度從50℃增加到80℃時滲透通量逐漸增大，選擇因子隨著溫度升高略微增大。