渗透汽化法汽油脱硫用热塑性聚氨酯弹性体膜的制备及其性能

以自制聚偏氟乙烯(polyvinyl fluoride,PVDF)膜为底膜,制备热塑性聚氨酯弹性体(thermoplastic polyurethane,TPU)平板膜,将其应用于渗透汽化汽油脱硫。采用扫描电镜等表征TPU膜的表面性能。对TPU膜进行渗透汽化性能评价,研究结果表明TPU膜的较佳制备工艺条件为:固含量9.1%,成膜温度40℃,刮膜厚度300μm,底膜PVDF;渗透汽化脱硫的较佳工艺条件为:操作温度80℃,渗透侧压力30~80 Pa,进料流量90 m L×min~(-1),此时测得膜通量达到5.49kg×m~(-2)×h~(-1),硫富集因子3.53。热塑性聚氨酯弹性体膜可以同时达到较大的通量和较高的硫富集因子,在渗透汽化汽油脱硫的工业化过程中具有很大的潜力。     

有机硅烷交联PDMS/陶瓷复合膜的制备及渗透汽化汽油脱硫性能

采用有机硅烷γ-氨丙基三甲氧基硅氧烷（APTMS）,对聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行交联改性,以ZrO₂/Al₂O₃陶瓷复合膜为支撑体,制备了一系列有机硅烷交联的PDMS/陶瓷复合膜。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）对改性效果和膜结构进行了表征。将所制备的PDMS/陶瓷复合膜应用于渗透汽化脱除模拟汽油中的有机硫化物（噻吩）,考察了交联剂APTMS含量、操作温度、料液含硫量等因素对复合膜渗透汽化脱硫性能的影响。实验结果表明,有机硅烷交联的PDMS膜相比于传统正硅酸乙酯（TEOS）交联的PDMS膜,通量和硫富集因子均有所提高。随着进料温度和原料液中硫含量的升高,膜的渗透通量均增大,而硫富集因子均减小。当APTMS质量分数为15%、进料温度为25℃、噻吩质量浓度为100mg/kg时,渗透通量为0.46 kg/（m²·h）,硫富集因子达到3.5。     

超临界CO_2法制备乙酸纤维素微孔膜

以超临界CO2为非溶剂,丙酮和N, N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,制备了乙酸纤维素（CA）微孔膜,采用扫描电镜表征膜的微观形态并测定了膜的纯水通量,考察了溶剂与CO2的亲和性、CA质量分数、成膜压力、成膜温度、保压时间和卸压速度等因素对膜形态及性能的影响。实验结果表明,以丙酮为溶剂可制备出表观形态均一完整的膜;随着CA质量分数的增加,膜孔径变小,膜的水通量迅速降低;随着成膜压力、成膜温度的升高,膜水通量均先增加后减小;保压时间及卸压速度对膜水通量的影响较小。当CA质量分数为10 %时,在成膜压力为15 MPa,成膜温度为45 ˚C,保压45 min,快速卸压的操作条件下,微孔CA膜的水通量可达30 L·m-2·min-1。     

CTAB改性膨润土填充PEBAX/PVDF膜渗透汽化降低汽油噻吩含量

用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对膨润土进行柱撑改性,并对改性前后的膨润土进行吸附实验及红外测定。将改性后膨润土置于填充聚醚共聚乙酰胺(PEBAX)聚合物溶液中,以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为支撑膜,制备复合膜,考察复合膜在模拟汽油(噻吩/正庚烷)中的溶胀性能,并进行渗透汽化实验,研究膜的分离性能。利用SEM考察膜的形貌结构。结果发现:30℃下,溶胀度随噻吩质量分数的增加而升高,15 min后达溶胀平衡,并且在填充量为20%时最大。渗透汽化结果表明:在料液温度为30℃,噻吩质量分数为1 100μg/g时,CTAB填充量为20%的PEBAX/PVDF复合膜的渗透通量和硫富集因子分别为2.81 kg/(m2·h)和4.65。     

TiO2/PVA杂化膜的渗透蒸发性能及结构表征

通过纳米TiO2粒子填充改性制备了新型TiO2/PVA杂化膜。红外光谱表明纳米TiO2表面的羟基与聚乙烯醇(PVA)链上的羟基存在较强的氢键作用。扫描电镜显示当TiO2的质量分数低于1.5%时,在PVA中分散均匀。X射线衍射显示纳米TiO2的加入降低了膜的结晶度。通过对含水质量分数低于20%的水/乙醇体系的脱水研究了该杂化膜的渗透性能,考察了TiO2粒子填充量、料液质量分数和温度与膜分离性能之间的关系。渗透通量J随着TiO2、水质量分数和温度的升高而增加,分离因子随着温度和水质量分数的升高而下降,在TiO2质量分数为1.5%时分离因子达到最佳值。40℃下分离质量分数85%的乙醇水溶液,分离因子可达1 590,渗透通量为0.049kg/(m2.h)。     

铸膜液中水含量对聚砜超滤膜结构和性能的影响

试验在环境温度20℃、相对湿度50%、凝胶浴温度20℃的条件下制膜,在聚砜(PS)铸膜液中添加水为非溶剂添加剂,研究水添加量对铸膜液粘度、膜性能和结构的影响.结果表明,水的添加对铸膜液起到了增粘的作用;30℃ PS的质量分数为14%铸膜液所成膜的纯水通量随铸膜液中水的添加量的增加大体上呈增加的趋势,从59.1增大到126.4 L·m~(-2)·h~(-1);截留率则略有下降;相应的膜表面的孔径增大、孔增多;相同水添加量(质量分数0.05%)PS的质量分数为14%的铸膜液粘度随温度的升高而减小;铸膜液温度的升高,相应的膜的纯水通量随之增加,截留率则略有下降.     

CO2吸收富液膜法解吸的研究

为大幅降低溶剂再生过程中的解吸能耗,提出了膜解吸再生新工艺。考察了交联剂类型及其质量分数、温度、流速等工艺条件对解吸效果的影响。结果表明,当解吸温度为35℃,CO2吸收富液流速为1 709 mL/min时,以N-β(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷(质量分数50%)为交联剂的甲基聚硅烷-聚丙烯腈复合膜,实现了CO2从解吸富液中的有效分离,CO2富集因子达24.4,渗透通量为969.6 g.m-2.h-1。     

壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈聚离子复合膜渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液

制备了壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈（CS-SA/PAN）聚离子复合膜,将此膜用于渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液.用红外光谱（FT-IR）表征CS、SA、CS/SA均质膜.研究CS-SA/PAN聚离子复合膜的溶胀性、料液浓度和SA质量分数、操作温度对乙酸乙酯水溶液脱水效果的影响.实验表明：CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀度随溶液中水质量分数的增加而增大,随SA的质量分数增加而减小,40℃、SA质量分数为2.0%时,CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液中溶胀度可达51%.随着SA质量分数的增加,CS-SA/PAN聚离子复合膜的渗透通量减小,分离因子增大,40℃、SA质量分数为2.0%时,分离乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液,CS-SA/PAN聚离子复合膜渗透通量可达348g/（m^2.h）,分离因子为7245.随着料液中水含量的增加和料液温度的升高,膜渗透通量增大,分离系数减小,渗透通量与料液温度的关系能较好地吻合Arrhenius方程.     

新型PDMS渗透蒸发膜处理含酚废水的研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,甲苯为溶剂,甲基三乙氧基硅烷为交联剂,二丁基二月桂酸锡为催化剂,制得PDMS渗透蒸发膜,以分离因子、渗透通量作为膜分离性能的主要评价指标,研究了交联剂用量及操作条件对膜性能的影响.结果表明,交联剂用量增加,膜对苯酚的选择性增加,渗透通量先上升后下降;料液温度升高,膜的选择性降低,而渗透通量增加;料液浓度增加,膜的选择系数和渗透通量均增加;料液流速加快,膜的渗透通量和选择系数均增加;下游侧压力升高,渗透通量减小,而选择系数增加.在料液温度为60℃、质量浓度为0.5 g·L~(-1)、体积流量为0.6L·min~(-1),下游侧压力为6kPa时,膜的渗透通量为98mg·m~(-2)·h~(-1),膜对苯酚的选择系数为5.12.     

EC-AHBPE渗透汽化膜的研究

为研究超支化聚合物在渗透汽化分离膜中的应用,该文以三羟甲基丙烷为核、二羟甲基丙酸为单体,用准一步法合成了端羟基超支化聚酯(HBPE),并以丙烯酸对其进行了端基改性,得到端丙烯酸酯基超支化聚酯(AHBPE)。将AHBPE作为大分子交联剂,对乙基纤维素(EC)进行紫外光引发交联改性,得到了EC-AHBPE膜。以苯/环己烷体系为考察对象,对EC-AHBPE膜的吸附溶胀行为和渗透汽化性能进行了考察,并与小分子交联剂乙二醇二丙烯酸酯交联EC膜进行了比较。结果表明:与小分子交联剂乙二醇二丙烯酸酯(EGDM)相比,AHBPE交联膜具有更高的平衡吸附量和吸附选择性。当AHBPE在膜内质量分数为40%、交联时间为30 min、二苯甲酮质量分数为10%时,对于苯质量分数为10%的混合溶液,EC-AHBPE膜的渗透通量可达42.5 kg.μm/(m2.h),分离因子为7.02。     

交联型水基PUR膜的制备及其交联机理

合成了以UCARLNK XL-29SE为交联剂的交联型水基聚氨酯(PUR)膜,并研究了交联剂的质量分数对其静态和动态力学性能、耐水性能的影响。结果发现,此交联剂可以显著改善水基PUR膜的拉伸强度,撕裂性能．耐水性和较宽温度范围内的动态力学模量。通过对交联机理的分析还发现,对于该交联型水基PUR膜,40℃是最佳成膜温度。     

活性炭填充PEG/PVDF杂化膜的脱硫性能

制备了不同活性炭(AC)填充量的AC-PEG/PVDF杂化膜,并对其形貌与结构进行了相应的表征。以噻吩/正庚烷混合物作为模拟汽油体系,研究了所制备AC-PEG杂化膜的渗透汽化脱硫性能。研究表明,填充活性炭后,膜的脱硫性能明显提高。当活性炭填充量为5%,温度为85℃时,与未填充的PEG膜相比,AC-PEG/PVDF杂化膜的渗透通量由0.43 kg·(m~2·h)~(-1)提高至1.14 kg·(m~2·h)~(-1),富硫因子由7.29提高至9.47。     

γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性壳聚糖渗透蒸发杂化膜的制备及乙醇脱水性能研究

通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅(KH-560)对壳聚糖进行交联改性制备乙醇脱水渗透蒸发杂化膜.实验结果表明偶联剂的加入能有效提高壳聚糖膜的分离效果,随着偶联剂含量的增加,杂化膜的对水的选择性先增加后下降,在2％(质量分数)时有最好的选择性.膜的分离因子随着进料温度的增大而降低,随着乙醇浓度的增大而增大;通量随着进料温度的增大而增大,随着乙醇浓度增大而减小.硅烷偶联剂/壳聚糖杂化膜呈现出良好的渗透蒸发分离性能,当进料乙醇浓度为95％(质量分数),温度为35℃时,通量和分离因子分别为134g/(h·m2)和97214.     

新型渗透蒸发膜聚甲基双苯基硅氧烷膜的制备和分离

采用2种不同配方制备出苯基含量不同的聚甲基双苯基硅氧烷(PMPhS)膜并用于分离苯-水体系。接触角测定结果表明2种膜比PDMS膜亲苯疏水性增强。以渗透通量和分离因子为评价指标,研究了原料液温度、流动状况、质量分数、膜下游侧压力对渗透蒸发分离性能的影响,结果表明,随着原料液温度、流速以及料液浓度的提高,通量和分离因子都增加,随着下游侧压力的升高,通量和分离因子均降低。     

活性炭填充PEG/PVDF杂化膜的脱硫性能

制备了不同活性炭（AC）填充量的AC-PEG/PVDF杂化膜,并对其形貌与结构进行了相应的表征。以噻吩/正庚烷混合物作为模拟汽油体系,研究了所制备AC-PEG杂化膜的渗透汽化脱硫性能。研究表明,填充活性炭后,膜的脱硫性能明显提高。当活性炭填充量为5%,温度为85℃时,与未填充的PEG膜相比,AC-PEG/PVDF杂化膜的渗透通量由0.43 kg·（m²·h）^-1提高至1.14 kg·（m²·h）^-1,富硫因子由7.29提高至9.47。     

CA和CTA膜分离MeOH/MTBE混合物渗透汽化性能研究

分别研究了甲醇(MeOH)和甲基叔丁基醚(MTBE)纯纽分在二醋酸纤维素(CA)和三醋酸纤维素(CTA)膜内的吸着性能、扩散系数及渗透通量.结果表明,活度在0.2～1.0范围内,MeOH在CA和CTA膜内的平衡吸着质量分数分别为0.018～0.172和0.032～0.175,远大于MTBE,而组分在2种膜中的溶解度无明显差别,2种组分在CTA膜中的扩散系数和渗透通量均大于CA膜.考察了进料温度在25℃、32℃和40℃下,料液中MeOH质量分数为5%～35%时,MeOH/MTBE混合物在CA膜中的渗透通量和分离系数,结果表明,随着进料温度和料液中MeOH浓度的升高,通量增加,分离系数减小.     

ZIF-67/PEBA杂化膜分离水中乙酸乙酯

为了提升从水溶液中回收乙酸乙酯的渗透汽化分离效率,将疏水ZIF-67颗粒填充到聚醚共聚酰胺(PEBA)中,制备得到ZIF-67/PEBA杂化膜。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、接触角测量、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重(TGA)和溶胀度测试等手段对ZIF-67和杂化膜的物理化学性质进行表征,通过渗透汽化实验考察ZIF-67质量分数、进料质量分数和温度对膜分离性能的影响。结果表明ZIF-67与PEBA基质之间为物理共混,杂化膜疏水性增强。随着ZIF-67质量分数的增加,总渗透通量先降低后升高,分离因子先升高后降低,当ZIF-67质量分数为5%时分离因子最高;随着进料质量分数或温度增加,总渗透通量和分离因子均增加,最大总渗透通量为2299g·m~(-2)·h~(-1),最大分离因子为122。研究为渗透汽化技术工业化应用提供了必要的基础数据和理论依据。     

铸膜条件对相转化法制备PVDF微滤膜性能的影响

研究了浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜过程中挥发时间、凝胶浴温度、铸膜厚度和铸膜速度对成膜的形态结构、孔隙率、过滤性能以及污染性能的影响。结果表明,随挥发时间延长,成膜孔隙率变小,纯水通量先增加后减小,以10 s为挥发时间制得的膜抗污染性能最强;随凝胶浴温度的升高,孔隙率、纯水通量及抗污染性能先增大后减小,在45℃成膜污染速率最低;随铸膜厚度的增加,纯水通量逐渐减小,孔隙率呈现先增加后减小的规律,且铸膜厚度为0.25 mm时成膜抗污染性能最好。     

CS@CAU-10复合膜的制备及其对乙醇/水的分离性能

利用原位生长法在氧化铝载体上制备金属有机骨架CAU-10膜，并在其表面覆盖一层壳聚糖(CS)得到CS@CAU-10复合膜。考察了CAU-10膜合成液浓度、CS醋酸水溶液浓度以及操作温度对膜层的结构和性能的影响。结果表明，在合成液浓度为0.06 mol/L、CS质量分数为3%时获得的膜层性能最好；升高温度，该膜通量增大、分离因子下降；在30℃时，原料的水质量分数从5%增大到20%,总通量由91 g/(m²·h)增加至450 g/(m²·h),分离因子从497降低至92。该膜与其他乙醇脱水膜相比具有一定的优势。     

PVA/PEG/TEOS杂化膜制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)与聚乙二醇(PEG)共混,并与正硅酸乙酯(TEOS)进行交联反应制备杂化膜。FTIR证实杂化溶胶液发生交联反应形成共价键Si—O—C,WXRD观察表明加入TEOS改变了膜结晶度,加入PEG提高了PVA膜对乙醇/水溶液的渗透通量,但分离因子下降,随着TEOS的加入,膜的分离因子提高。在TEOS质量分数为10%时,杂化膜的分离因子达到最大。提高退火温度可以提高膜的分离因子,但通量下降。在100℃下退火12 h的杂化膜对乙醇质量分数为85%的乙醇/水溶液的分离性能最佳。