新型PVA-PA復(fù)合膜的制備及其滲透汽化分離異丙醇水混合物的研究.pdf

1、本文將高度親水性且具有高分離因子的聚乙烯醇(PVA)與高度透水性的PA反滲透膜進(jìn)行復(fù)合，制備成PVA/PA復(fù)合膜，用于PV分離異丙醇水混合物，并通過制膜配方、工藝和操作條件的優(yōu)化，改善PVA/PA復(fù)合膜的分離性能。這種方法是利用現(xiàn)成的商品PA膜，將PVA材料復(fù)合上去即可，工藝設(shè)備簡單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 通過現(xiàn)代儀器AFM和SEM對膜表面結(jié)構(gòu)的觀察分析，以及PA膜與PVA/PA復(fù)合膜、PVA均質(zhì)膜和PVA/PA復(fù)合膜

2、PV分離性能的對比實(shí)驗(yàn)，確定可以通過復(fù)合工藝將RO用的商品PA膜改性成PV用的有致密分離層的PVA/PA復(fù)合膜，而且效果非常明顯。從SEM照片明顯地看出，RO用商品PA膜的表面非常粗糙，而PVA/PA復(fù)合膜表面由于復(fù)合了一層PVA而變得較為平滑。AFM照片顯示的膜表面的三維結(jié)構(gòu)形貌圖表明，PA膜表面是凹凸不平的，最高凸出點(diǎn)達(dá)200nm左右，而復(fù)合了PVA的PVA/PA復(fù)合膜表面的粗糙度得到明顯改進(jìn)，微囊最高凸出點(diǎn)驟降至4nm左右，這是由

3、于復(fù)合上的PVA修正了PA膜表面微囊間的空隙的結(jié)果。 通過對膜制備條件，包括交聯(lián)劑、熱處理及PVA濃度和操作條件對PVA/PA復(fù)合膜性能的影響，以及復(fù)合膜分離性能的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明： (1)鑄膜液中PVA濃度強(qiáng)烈地影響復(fù)合膜的分離性能；馬來酸(MA)交聯(lián)的復(fù)合膜比戊二醛交聯(lián)的復(fù)合膜分離性能好。鑄膜液中組份的最佳濃度為：PVA 7wt％，MA 5wt％。 (2)熱處理溫度對PVA/PA復(fù)合膜的PV分離性能的

4、影響較熱處理時(shí)間的顯著。PVA/PA復(fù)合膜的最佳熱處理?xiàng)l件為溫度150℃左右，處理時(shí)間1h左右。 (3)PVA/PA復(fù)合膜的滲透通量(J)和分離因子(α)與料液中IPA濃度(C<,F-IPA>)以及操作溫度(T)密切相關(guān)。隨著C<,F-IPA>和T值的提高，滲透液中IPA的含量始終小于1.0wt％。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸，建立了可以預(yù)測PVA/PA復(fù)合膜J值的傳質(zhì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：組份水的滲透通量J<,w>=-1．58C<,F-IPA>

5、+1 79．38組份IPA的滲透通量J<,IPA>=-0．013C<,F-IPA>+1．35總滲透通量J=1669．03 exp(-1105.5/T)。 (4)經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行以及長期貯存后的PVA/PA復(fù)合膜，PV分離IPA水混合物的性能穩(wěn)定。 (5)在IPA水混合物的共沸溫度80.4℃時(shí)，PVA/PA復(fù)合膜的滲透通量達(dá)73.10g/m<'2>·h，滲透液的水含量大于99.0wt％。因此，在蒸餾工藝后序耦合PV脫水工藝的