渗透汽化过程分离乙醇-水的模型分析

为了预测渗透汽化过程中渗透通量与渗透液中水的质量分数,对分离乙醇-水体系的连续操作错流型渗透汽化过程建立了数学模型,并在特定操作条件下进行了模拟计算,模拟计算值与实验值基本吻合.对渗透物水的质量分数进行了理论计算,并与实验值进行比较,为操作条件的进一步优化提供了理论依据.利用实验数据分别对乙醇和水的渗透通量进行回归,得到了乙醇和水的质量浓度的三次方程,根据该方程可以对渗透通量进行预测.     

PAN／PEI／PAA复合膜组装及其渗透汽化性能

为了制备高性能的渗透汽化复合膜,采用水解处理后的PAN超滤膜作为基膜,通过静电层层吸附聚电解质PEI/PAA组装渗透汽化复合膜,研究了基膜水解条件对复合膜渗透汽化性能的影响,确定适宜的水解条件为温度65℃,碱液浓度为2mol/L,时间为60min;并且对制膜过程进行优化,采用未质子化的水解后基膜,选用乙醇作为PEI溶剂;同时,考察了渗透汽化过程中,操作条件以及不同醇/水分离体系对复合膜分离性能的影响.结果表明,醇类物质分子量越高,复合膜渗透汽化性能越好.当进料液为70℃的质量分数为95%的异丁醇/水溶液时,透过液中水的质量分数可达98.26%,渗透通量为346g/(m~2·h).     

壳聚糖渗透蒸发膜分离乙醇/水溶液

制备了壳聚糖(CS)渗透蒸发均质膜,考察了原液浓度、交联剂浓度、膜成型温度等不同制膜条件对膜分离性能的影响,讨论了料液浓度、温度等不同操作条件下该膜对乙醇／水体系的分离性能．     

分离甲醇水溶液复合渗透汽化膜的制备与研究

用交联聚乙烯醇膜上下包覆添加纳米SiO2粉末的丙烯酸/丙烯腈共聚膜,制备出新型优先透水复合渗透汽化膜,通过扫描电镜、红外光谱分析等方法对复合渗透汽化膜进行了结构表征,并通过渗透汽化实验对甲醇质量分数为85%～98%的水溶液进行分离.结果表明:添加纳米SiO2粉末后膜的分离性有显著提高,当纳米SiO2质量分数达到0.15%时,在65℃对98%甲醇溶液进行分离,其分离因子可达1 534,通量可达583 g/(m2.h),与不添加SiO2纳米粉末的膜相比,分离因子可提高8倍.通过对不同浓度甲醇水溶液的分离实验确认,所制备的渗透汽化复合膜适用于高浓度甲醇溶液的分离.     

壳聚糖渗透蒸发膜分离乙醇／水溶液

制备了壳聚糖（ＣＳ）渗透蒸发均质膜,考察了原液浓度、交联剂浓度、膜成型温度等不同制膜条件对膜分离性能的影响,讨论了料液浓度,温度等不同操作条件下该膜对乙醇／水体系的分离性能。     

MWNTs-Ag~+/壳聚糖膜渗透汽化分离苯/环己烷

采用异烟酸与酸化后的多壁碳纳米管(MWNTs)发生酯化反应,将Ag+与酯化后的MWNTs上的吡啶环发生络合反应,使MWNTs接上Ag+.改性后的MWNTs与壳聚糖共混制备以聚砜为底膜的复合杂化膜.用FT-IR、TEM和XPS表征改性后的MWNTs以证实MWNTs上接了Ag+.并且利用SEM观察复合杂化膜的表面与断面.通过渗透汽化实验的结果表明:MWNTs-Ag+/壳聚糖杂化膜的分离性能优于MWNTs/壳聚糖杂化膜,并且随着Ag+质量分数的增加,渗透通量J增加,分离因子先增加后减小,当膜中MWNTs-Ag+相对于壳聚糖的质量比为1.5%时,分离因子α达到最大值为30.88,通量为237.78g/(m2·h)(苯质量分数为10%,温度为20℃).     

发酵-渗透汽化-蒸汽分离集成工艺生产乙醇

发酵的低效率和产物分离的高能耗是目前燃料乙醇生产的主要技术瓶颈。采用发酵-PDMS膜渗透汽化-乙醇蒸汽二次分离集成工艺进行乙醇的发酵实验。发酵与渗透汽化膜分离操作连续耦合,用常温水对膜下游的渗透蒸汽进行部分冷凝,未冷凝的高浓度乙醇蒸汽经真空泵输送到大气条件下自然冷凝,实现了渗透蒸汽的二次分离。发酵实验持续264 h,得到细胞的平均浓度为19.8 g/L,葡萄糖的平均消耗速率为6.09 g/(L·h),乙醇的平均体积产率为2.31 g/(L·h),乙醇的得率系数为0.38,发酵液的乙醇累积产量达610 g/L。能耗分析表明,采用这种集成工艺生产乙醇的蒸汽输送段能耗仅为传统低温冷凝段能耗的26%。     

渗透汽化复合膜分离甲醇-水溶液的研究

用不同摩尔比的丙烯酸（AA）和丙烯腈（AN）进行水溶液共聚，把所得共聚物溶液刮膜，并夹在聚乙烯醇（PVA）缩甲醛交联膜之间制备渗透汽化复合膜，采用该膜对60％-90％醇-水溶液进行渗透汽化分离实验，并与自制的聚乙烯醇缩甲醛交联膜进行对比．结果表明：丙烯酸和丙烯腈单体摩尔比为1：1时，渗透汽化效果较好，在50℃分离90％的甲醇-水溶液时，渗透通量为2300g／（m^2·h），分离系数达到18；1：1共聚复合膜的渗透汽化分离指数约为41．4kg／（m^2·h），是聚乙烯醇缩甲醛交联膜的1．53倍．     

PDMS-b-PPO共聚物的合成及优先透醇性能研究

利用PDMS和PPO端基羟氨缩合反应制备得到可应用于渗透汽化膜材料的嵌段共聚物,并将其应用于乙醇/水二元混合体系的分离.实验采用氨丙基封端的PDMS和羟基封端的PPO在120℃、稀H2SO4存在的条件下冷凝回流反应10 h以上,得到含有"软-硬"嵌段的白色粉末状共聚物,利用核磁共振仪表征了产物的组成,并根据结果预测嵌段共聚物的构型为AB和ABA型.通过溶剂挥发法制备成均质膜,渗透汽化实验表明,PDMS-b-PPO共聚物膜具有优先透醇的性能,相比于PDMS膜,分离性能和成膜性能均有提高.     

PV 膜强化乙酸乙酯酯化反应精馏过程的研究

提出了渗透汽化(PV)膜强化乙酸乙酯(EA c)酯化反应工艺过程, 并进行了实验和模拟研究. 使用了全氟磺酸/二氧化硅(PFSA/SiO2)复合催化剂以及酒石酸(T ac)交联聚乙烯醇/聚丙烯腈 (PVA/PAN)和PFSA-PVA/PAN 渗透汽化复合膜, 考察了酸醇比、不同复合膜等因素对过程的影 响.进料酸醇比越大, 乙醇的转化率越高, 相应乙酸乙酯的产率越高;在相同的脱水反应时间内, PVA-PFSA/PAN 复合膜较PVA/PAN 膜具有更高的渗透速率, 则过程中乙醇转化率更高.利用 Aspen Plus 软件对渗透汽化强化酯化反应连续化过程进行了模拟.模拟结果表明, 随着酸醇比、回 流比和膜面积等因素的增大, 粗产品中乙酸乙酯的质量分数及乙醇转化率是不断增大的.