有机液优先透过渗透汽化膜的应用发展

在分析渗透汽化膜分离有机混合物体系类型的基础上,重点提出有机液优先透过渗透汽化膜,其作为渗透汽化膜的重要组成部分近年来受到高度关注.综述了各种有机物优先透过的膜材质、分离特性,以及近年来有机液优先透过膜的研究进展和应用领域.通过分析可以得出结论:有机液优先透过渗透汽化膜的研究目前尚处于基础研究阶段.提高膜的选择性和渗透通量,以及如何使两者取得适度平衡等是当前研究的重点.     

聚二甲基硅氧烷膜在渗透汽化技术中的研究进展

聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为一种疏水的橡胶态聚合物材料,用于渗透汽化技术,可以优先透过有机物,具有技术上和经济上的优势.阐述了PDMS膜的特点,比较了不同填充物(沸石、蒙脱石、环糊精)改性的PDMS膜及具有支撑层(无机物、有机物)的PDMS复合膜的渗透汽化性能.评述了不同改性方法的应用现状.展望了PDMS膜在渗透汽化领域中的发展方向.     

渗透汽化膜表面结构对分离过程的影响

用低温氧等离子体处理聚乙烯膜,被处理的膜通过红外、表面接触角、电子扫描显微镜、元素分析等手段证明在其表面形成了多量的羟基、羰基和羧基等含氧基团。当将这种处理膜的处理面对着原料液（ＵＰＥ）、处理面对着低压侧（ＤＰＥ）及原始膜（ＰＥ）分别用来渗透汽化分离乙醇水混合物,发现ＰＥ膜为优先透醇膜。ＵＰＥ渗透汽化产物的醇浓度下降,透量增加,并且透过速率对原料液浓度曲线呈反Ｓ形。ＤＰＥ膜则完全变成了优先透水膜,并且透过速率明显下降,说明渗透汽化膜表面的结构及组成对渗透汽化过程予以重大的影响,膜的上表面主要发生溶解,下表面则对被分离物予以强有力的扩散控制。     

有机物优先透过的渗透汽化分离膜

介绍了有机物优先透过的渗透汽化膜现阶段研究进展及其应用前景，对目前主要采用的膜材料，研究的分离体系以及操作参数对膜性能的影响作了较详细的评述 。     

渗透汽化膜技术及其应用

膜分离技术是当代化工领域的高新技术。由于它是解决人类面临的能源、资源、环境等重大问题的新技术,所以近30多年来取得了极为迅速的发展。渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术,是典型的节能技术和清洁生产技术。用于恒沸体系分离,与传统的恒沸蒸馏和萃取精馏相比,节能1/3~1/2,运行费节约至少50 %。本文介绍了国内外渗透汽化脱水膜工业应用情况,并重点介绍了渗透汽化汽油脱硫膜、透甲醇膜、透乙醇膜、透碳酸二甲酯膜、芳烃/烷烃分离膜研究进展及其应用的可能性。     

优先透醇膜渗透汽化分离过程影响因素的研究

本文针对低浓度乙醇－水混合体系的分离，对渗透汽化过程中的优先透醇膜进行了研制，制出了以聚砚为基膜，表面涂层为填充分子筛硅橡胶的复合膜。在此基础上，进行了渗透汽化膜分离实验，并探讨了操作因素如温度，液体流速，进浓度以及膜下游侧压力变化对该分离过程的影响。     

HTPB基聚氨酯膜的制备及渗透汽化分离水中乙酸甲酯

利用两步法制备端羟基聚丁二烯(HTPB)基聚氨酯(HTPB-PU)渗透汽化膜,采用DSC和TGA表征HTPB-PU的微相结构和热性能,研究了该膜从水中回收乙酸甲酯(MA)的渗透汽化性能.从DSC结果可以看出,HTPB-PU膜有两个玻璃化转变温度,说明HTPB-PU膜具有微相分离结构.TGA结果表明,该膜具有很好的耐热性能.对于乙酸甲酯水溶液,该膜表现出良好的优先透乙酸甲酯性能,通过考察操作温度、料液中乙酸甲酯浓度等对HTPB-PU膜渗透汽化性能的影响发现:随着操作温度的增加,渗透通量增加、分离因子下降;当料液中乙酸甲酯质量分数为20%时,分离因子和渗透通量分别达到430和1 495 g/(m2·h).     

PVA膜渗透汽化分离低浓度乙醇/水溶液的实验研究

将聚乙烯醇(PVA)复合膜用于乙醇/水溶液的渗透汽化过程,考察了料液浓度、操作温度、膜后真空度等操作条件对复合膜渗透通量和分离因子的影响。实验结果表明,复合膜的渗透通量随着操作温度和膜后真空度的升高而增加,分离因子随着料液浓度、操作温度和膜后真空度的升高而减小,在料液浓度低于70%时显优先透醇性,在料液浓度高于70%时显优先透水性。温度对PVA膜渗透通量的影响符合Arrhenius方程。由Arrhenius公式计算得到乙醇组分的渗透活化能Ep=42.88kJ/mol。     

壳聚糖膜在渗透汽化中的研究进展

渗透汽化膜分离液体混合物不但能耗低,且具有明显的经济优势,因而被广泛应用于食品、医药、农业和化工等多个领域,但其分离性能、热稳定性、耐酸碱性和环保性等方面还有待提高.壳聚糖因具有强亲水性和易改性而使其分离性能优异,此外,壳聚糖稳定性好,来源广泛且具有生物可降解性,是一种极具发展潜力的渗透汽化膜材料.然而,由于单一的壳聚糖膜易吸水溶胀而分离选择性较差,限制了其在渗透汽化领域的应用.因此,对壳聚糖进行改性,使其具有良好的力学性能和选择性至关重要.常用的改性方法有交联、接枝、共混和复合等.交联可提高壳聚糖膜的力学性能,但是会消耗大量的亲水基团,并显著降低渗透通量;共混使壳聚糖膜具有更佳的渗透选择性和渗透通量,但更易吸水溶胀;复合膜中掺入少量的无机粒子可在提高材料分离性的基础上改善其力学性能和热性能,然而,复合膜受聚合物和无机离子之间的界面差异以及无机粒子团聚性影响较大.为了使壳聚糖膜具有更加优异的综合性能,研究者往往会同时采用多种改性方法.本文介绍了渗透汽化技术的研究背景和分离机理,分析了壳聚糖膜的成膜机理、制备和应用.重点从有机物/水和有机物/有机物两个方面综述了壳聚糖膜材料在渗透汽化分离中的研究进展,对其未来的发展趋势进行了展望,以期为快速制备稳定性高、分离性能优异的新型壳聚糖膜提供参考.     

壳聚糖膜在渗透汽化领域的研究进展

综述了近年来壳聚糖膜在渗透汽化领域的最新研究进展.介绍了壳聚糖渗透汽化膜在有机溶剂脱水、有机混合液分离研究中的发展状况.同时,简单介绍了壳聚糖渗透汽化膜的制备技术、分离特征及存在问题.并对壳聚糖渗透汽化膜的研究方向提出建议.     

渗透汽化法分离费托合成废水中含氧有机物的中试研究

费托合成技术是煤间接液化合成油的关键技术环节,是解决能源危机最有效可行的途径之一,而对费托合成反应水的处理与回用是该技术得到大规模应用的重要影响因素.采用渗透汽化膜分离技术对费托合成废水中的含氧有机物进行分离和回收,分别在实验室和现场搭建了渗透汽化中试装置,对其操作条件进行了优化.当进料液中含氧有机物质量分数小于1%时,经过3级渗透汽化,可以将费托合成废水中的含氧有机物浓缩到40%以上,并且渗透汽化装置可稳定运行1 300h以上.因此,采用渗透汽化技术分离和回收费托合成废水中的含氧有机物具有较好的应用前景.     

填充型沸石分子筛渗透汽化膜的研究进展

填充型沸石分子筛膜结合了有机无机材料各自的优势,是渗透汽化研究的一个热点领域。介绍了填充型沸石分子筛膜材料的选择和沸石分子筛改性方面的内容。按渗透汽化三大类分离体系从有机溶剂脱水、水中有机物的脱除和有机混合物的分离,综述了填充型沸石分子筛膜的研究进展,并展望了未来的发展方向。     

聚氨酯膜分离丙酮／正丁醇溶液的渗透汽化性能研究

本文研究聚氨酯（PU）膜分离丙酮／正丁醇体系的渗透汽化性能。通过溶胀实验发现,PU膜表现出良好的优先透丙酮性能。随后进一步研究实验条件变化对聚氨酯膜的渗透汽化性能的影响。通过考察料液中丙酮浓度,操作温度对PU膜渗透汽化性能的影响发现：随着温度的升高,渗透通量变大,而分离因子下降。渗透通量随温度的增加是由于温度的增加使膜材料分子链段的运动加剧,自由体积增加,渗透物动能随之增加,液体在膜中溶胀度扣分子在膜中的扩散速度都相应升高,渗透通量就增大了;而分离因子的下降也可以通过Arrhenius公式中丙酮扣正丁醇的活化能大小很好地解释。随着料液中丙酮浓度的增加,渗透通量也随之增加,当丙酮含量达到20wt％时,渗透通量达到最大值750g／m^2h;反之分离因子却随浓度的增加而减小,当浓度从6wt％到20wt％,分离因子从10下降到3.8。     

壳聚糖／羧甲基纤维素聚电解质络合物膜的乙醇／水渗透汽化性能研究

采用壳聚糖和羧甲基纤维素进行聚离子反应．制备聚电解质络合物膜。该膜用于乙醇／水的渗透汽化分离，显示具有优先透水性，在乙醇浓度90％，温度60℃下，渗透通量和分离系数分别达197g／m2·h，1588。随料液乙醇浓度的增加，膜渗透通量下降，而分离系数增加，分离系数在乙醇浓度90％左右有一极大值。随温度升高，膜渗透通量和分离系数同步上升，渗透通量随温度的关系符合Arrhe－nius方程，渗透汽化表现活化能为34kJ／mol。     

响应曲面法优化优先透乙醇渗透汽化复合膜的操作条件

采用自制的硅橡胶-沸石杂化优先透乙醇渗透汽化复合膜,利用响应曲面法研究原料液温度和循环流速两个参数对乙醇质量分数为4.05%的乙醇-水体系渗透汽化分离过程的影响.试验表明,温度对膜的通量和分离因子都有显著的影响,温度升高通量增加,而在50℃以下分离因子随温度升高而增加,此后分离因子随温度升高而下降.循环流速的增加会导致通量和分离因子的下降.综合考虑分离因子和通量这两个响应值,利用回归方程求得本试验所采用的渗透汽化复合膜在乙醇一水体系中最优操作条件是:温度59.8℃,循环流速30 L/h,此时总通量和乙醇分离因子分别达到242.8 g/(m2·h)和20.6.     

渗透汽化法-电渗析技术去除费托合成废水中含氧有机物的研究

费托合成废水是煤液化合成油过程中产生的反应水,主要成分包括醇、酸、醛、酮等含氧有机物.将费托合成废水中的有机物回收,降低其中的有机物含量,对煤制油成为集成优化的清洁生产过程具有重要意义.本研究通过筛选对醇类具有分离能力的膜材料,采用渗透汽化技术分离并回收费托合成废水中的含氧有机物,考察了多种复合膜对于不同二元体系和多元体系的渗透汽化性能.结果表明,当进料液中各组分的质量比为乙醇∶丙醇∶丁醇∶乙酸:水=2.5∶1∶1∶1∶94.5时,经过二级渗透汽化分离,透过液中的各组分质量分数分别为乙醇19.01%,丙醇14.71%,丁醇24%,乙酸0.38%,水41.9%,有机物的总质量分数可达到58.1%,从而可以直接作为燃料进行燃烧.此外,采用电渗析技术对废水中的乙酸进行去除,并考察了其去除乙酸的效果.采用渗透汽化-电渗析组合技术去除费托合成废水中的含氧有机物,可以有效提高费托合成废水的可生化性、经济性,对实现大规模煤间接液化合成油的清洁生产具有重要意义.     

VTES交联PDMS渗透汽化膜分离水中乙醇性能的研究

以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为交联剂对端羟基聚二甲基硅氧烷(H-PDMS)进行交联制备了疏水性更强的渗透汽化膜.通过考察交联温度、交联剂用量及料液温度等对该PDMS膜渗透汽化性能的影响发现:对乙醇浓度为6%的体系,交联温度为80℃,质量比m(H-PDMS)∶m(VTES)∶m(DBTDL)(二丁基二月桂酸锡)=1∶0.2∶0.02,原料液温度为40℃时,分离因子和渗透通量分别达到15.5和421.67 g/(m2.h),表明该VTES交联的PDMS膜具有良好的优先透醇性.     

有机混合物渗透汽化分离的研究进展

渗透汽化作为一种新型的膜分离技术在有机混合物分离方面有着巨大的潜力.概述了有机混合物渗透汽化膜材料的选择原则和改性方法.综述了有机混合物渗透汽化分离的研究进展.分析了有机混合物渗透汽化分离中存在的一些问题.最后,展望了未来的研究.     

渗透汽化膜行为为研究（I）

讨论了渗透汽化膜的渗透行为，以乙醇－－水混合溶液为进料，在全浓度范围内，分别 ４张不同硫酸交联程度的悫聚糖膜的渗透汽化性能及平衡溶解吸附性能，结果表明，硫酸交联增强了水的渗透，抑制了醇的渗透，从而使膜分离性能明显改善，膜对水及乙醇的透量与膜对水及乙醇的溶胀度之间存在明显的对应关系，在引入溶解吸附分离系数α３和扩散蒸发分离系数ａＤＶ后计算表明，膜的分离性能主要取决于水和乙醇在膜界上的溶解分配平衡。     

PDMS/PVDF优先透有机物渗透汽化复合膜的制备

以商品化聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜为基膜,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为涂膜材料制备PDMS/PVDF优先透有机物渗透汽化复合膜。用扫描电子显微镜(SEM)对膜结构进行表征,并研究了涂敷方法、基膜热处理工艺、PDMS浓度、固化温度及固化时间等因素对复合膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明:基膜120℃下热处理,用10%的PDMS溶液,采用浸涂加真空涂敷的方法涂膜,110℃下交联固化6h制备的复合膜性能最佳。该复合膜在60℃时,分离5%的乙醇水溶液,分离因子可达到21.35,通量为331.21g/(m2·h)。