有機(jī)-無機(jī)雜化透醇膜制備及其滲透汽化性能研究.pdf

1、在生物發(fā)酵制備燃料乙醇的過程中，需要將發(fā)酵液中的低濃度乙醇及時(shí)分離出來，以維持發(fā)酵的連續(xù)進(jìn)行。傳統(tǒng)的分離方法主要為蒸餾法，存在能耗較高、投資大、經(jīng)濟(jì)效益低等不足。滲透汽化是一種新型的膜分離技術(shù)，在分離恒沸物、近沸物和共沸物等體系時(shí)具有特別的優(yōu)勢(shì)，在低濃度乙醇水溶液的分離中也有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文制備了三種膜，包括PDMS/silicalite-1(有機(jī)化)膜，PDMS/VTES(乙烯基三乙氧基硅烷)膜以及PDMS/VT

2、ES-DVB(二乙烯基苯)膜。
　　 首先，制備了疏水性silicalite-1顆粒，測定了其粒徑分布，結(jié)果表明：合成的silicalite-1微粒的平均粒徑為0.466μm。然后在溶劑正己烷中以硅烷偶聯(lián)劑對(duì)silicalite-1粒子進(jìn)行有機(jī)化處理。將有機(jī)化處理后的silicalite-1顆粒與PDMS共混，制備了填充有機(jī)化處理silicalite-1微粒的PDMS平板膜，即PDMS/silicalite-1(有機(jī)化)膜?？疾?/p>

3、了交聯(lián)溫度，silicalite-1(有機(jī)化)質(zhì)量百分含量及料液溫度對(duì)滲透汽化性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PDMS/silicalite-1(有機(jī)化)膜分離乙醇/水體系的滲透汽化性能明顯優(yōu)于添加未處理silicalite-1粒子的PDMS膜。隨著膜內(nèi)silicalite-1(有機(jī)化)質(zhì)量百分含量的增加，滲透通量先上升而后下降，在添加量達(dá)到4.0wt%時(shí)，滲透通量和分離因子，分別為921.11g.m-2.h-1，11.7。隨著料液溫度的升高

4、，滲透通量與分離因子皆呈上升趨勢(shì)，而且溫度與滲透通量的關(guān)系符合Arrhenius方程。
　　 然后，以VTES為交聯(lián)劑制得了PDMSN/VTES膜，用于滲透汽化分離水中乙醇實(shí)驗(yàn)?？疾炝私宦?lián)溫度，交聯(lián)劑用量及料液溫度對(duì)滲透汽化性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以VTES為交聯(lián)劑的PDMS膜性能明顯優(yōu)于以正硅酸乙酯(TEOS)為交聯(lián)劑制得的PDMS膜。交聯(lián)溫度為80℃，H-PDMS(羥基封端PDMS)：VTES:DBTDL(二丁基二月桂酸錫

5、)=1：0.2:0.02，原料液溫度為40℃時(shí)，分離因子和滲透通量分別達(dá)到15.5和421.67g.m-2.h-1，表明該VTES交聯(lián)的PDMS膜具有良好的優(yōu)先透醇性。
　　 最后，加入DVB(二乙烯基苯)和引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)對(duì)PDMS膜進(jìn)行改性，制備PDMSNTES-DVB(二乙烯基苯)膜，考察了交聯(lián)溫度，DVB添加量，PDMS濃度及料液溫度等對(duì)滲透汽化性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改性后的膜穩(wěn)定性高于原膜。對(duì)于乙醇濃度為

6、6wt%的體系，交聯(lián)溫度為60℃，H-PDMS:VTES:DBTDL:DVB:AIBN=1：0.2:0.02:0.02:0002，PDMS濃度為20%，原料液溫度為40℃時(shí)，分離因子和滲透通量分別達(dá)到12.956和799.11g.m-2.h-1。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，PDMS/silicalite-1(有機(jī)化)膜較之填充未改性silicalite-1微粒的PDMS膜性能好，而PDMSNTES膜的分離性能又有了進(jìn)一步的提高，PDMS/