论文部分内容阅读
本文采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,对ZSM-5型沸石粒子进行了改性,以醋酸纤维素(CA)微滤膜为支撑层,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为膜材料,制备了改性沸石填充的PDMS/CA平板渗透汽化复合膜。分析了乙醇和水在PDMS活性层内的溶解和扩散行为。通过渗透汽化实验考察了复合膜在乙醇/水溶液中的渗透汽化性能,探讨了改性沸石填充量、交联剂用量以及料液温度对膜分离性能的影响。乙醇和水在膜内的溶解和扩散实验表明,料液温度为40℃时,随着改性沸石填充量的增加,乙醇和水的平衡吸附量都呈增加趋势,但相比之下,水吸附量增加得非常缓慢。乙醇和水的扩散系数都是初始增加然后降低,溶解选择性因子明显增加并维持在一定的范围之内,而扩散选择性因子先增大后减小。这些数据表明PDMS膜内填充一定量的改性沸石粒子之后更有利于乙醇的吸附和扩散。渗透汽化实验结果发现,所制得的膜均具有优先透过乙醇的功能。随着改性沸石填充量的增加,复合膜的渗透通量和分离因子均先增大再减小,渗透分离指数与总通量呈现了相似的变化趋势。交联剂用量增加,复合膜的通量降低,而分离因子略微升高。随着操作温度的升高,渗透通量增加,而分离因子下降。填充改性沸石粒子的PDMS/CA复合膜表现出良好的机械性能,PDMS活性分离层对乙醇有一定的抗溶胀性。在料液温度为40℃、料液浓度为10wt.%的乙醇/水溶液中,复合膜的渗透汽化性能可以在一段时间内保持稳定。本文还研究了两种无机盐和葡萄糖分别与乙醇／水组成的三元体系内复合膜的渗透汽化性能,结果发现两种无机盐的加入都使得复合膜的渗透通量和分离因子有所提升,但MgCl2的加入对复合膜渗透汽化性能的影响比NaCl更为明显。加入葡萄糖之后,复合膜的渗透汽化性能也有一定程度的提升,但其远不及无机盐对复合膜性能的影响大。