渗透蒸发膜材料开发研究

本文概述了近十几年来渗透蒸发膜材料开发研究的状况,包括用于醇水分离的透水性膜材料(包括天然高分子膜材料、共聚物及共混物和离子交换树脂三大系列)、适醇性膜材料和用于其它有机混合物分离的膜材料,并对亲水性、疏水性膜材料与醇水分离性能的关系作了描述。阐述了填料在渗透蒸发膜分离过程中的作用,简要讨论了等离子体技术和辐照技术在渗透蒸发膜材料改性方面的应用。     

影响液体分离膜渗透性能的物理化学因素

液体分离膜完成预期分离的性能取决于这种膜对液体组分的相对渗透能力。任何化合物对一种膜的渗透率是由两个因素决定的,即平衡效应(溶液组分在自由溶液和膜相之间的分布)和动态效应(如扩散和本体流动),这两种效应都受渗透物和膜之间的物理化学作用大小和性质(吸引和排斥)的影响。当渗透物与膜之间的吸引力增大时,会导致渗透物在膜相中的溶解度增加。但是,如果吸引力太强的话,则会因渗透物在膜材料中滞留,反而使渗透速度减小。在极     

分子筛-聚合物共混气体分离膜研究进展

叙述了分子筛-聚合物共混制备气体分离膜的研究进展,包括不同类型的基体聚合物（橡胶态与玻璃态）与分子筛共混对分离膜渗透性能的影响、如何增强分子筛与聚合物膜材料相容性、共混膜选择分离皮层薄化等方面内容;并介绍了分子筛一聚合物共混膜气体渗透机理的理论研究,包括促进吸附扩散机理及分子筛分的Maxwell模型、Effective Medium Theory模型机理等．     

微纳纤维素晶体/聚乙烯醇渗透汽化膜材料的研究

利用微纳纤维素晶体改性戊二醛交联的聚乙烯醇渗透汽化膜,考察了微纳纤维素晶体的添加对交联膜的影响,并对膜材料进行FT-IR和AFM检测。结果表明,添加0.5%的微纳纤维素晶体改性膜材料的渗透通量从423.14g.m2.h-1提高到751.61g.m2.h-1,分离因子基本不变;对膜材料进行FT-IR和AFM检测表明,微纳纤维素晶体与聚乙烯醇之间产生新的氢键缔合,改性膜材料表面规整、致密无孔。     

离聚体及其高分子共混体系 Ⅱ

评述了离聚体共混物中产生的多种特殊相互作用,包括离子-偶极相互作用、离子-离子相互作用、氢键作用、络合作用和热塑性互穿网络(IPN)等,讨论了这些相互作用对体系相容性的影响及与材料性能的关系,这方面的研究为新材料的研制开辟了新的途径。     

多元酸交联聚乙烯醇渗透汽化膜

研究了交联聚乙烯醇(PVA)渗透汽化膜。所用交联剂包括:马来酸酐、草酸、柠檬酸、偏苯三酸酐、邻苯二甲酸酐及1.6己二酸。渗透汽化的结果表明,交联剂的结构对渗透汽化膜的性能有很大的影响。当使用同样当量交联剂时,交联荆的官能度越大,当量越小,膜的分离系数越大而流量越小。交联剂分子中芳香基的存在导致流量增大,分离系数下降。交联膜的热分析结果进一步证实了交联荆结构对选择分离性能的影响。     

多元酸交联聚乙烯醇渗透汽化膜

研究了交联聚乙烯醇(PVA)渗透汽化膜。所用交联剂包括:马来酸酐、草酸、柠檬酸、偏苯三酸酐、邻苯二甲酸酐及1.6己二酸。渗透汽化的结果表明,交联剂的结构对渗透汽化膜的性能有很大的影响。当使用同样当量交联剂时,交联剂的官能度越大,当量越小,膜的分离系数越大而流量越小。交联剂分子中芳香基的存在导致流量增大,分离系数下降。交联膜的热分析结果进一步证实了交联剂结构对选择分离性能的影响。     

有机-无机纳米复合渗透汽化脱水膜研究进展

高分子渗透汽化脱水膜一般采用具有刚性链且能与水形成离子-偶极作用或氢键的强亲水性高分子材料,存在渗透性和选择性互为制约的关系,即"Trade-off"效应。将无机纳米材料引入到聚合物中制备有机-无机渗透汽化复合膜是解决这一效应的有效途径之一。综述了碳纳米材料、纳米氧化物颗粒、纳米分子筛等在复合渗透汽化脱水膜领域的应用研究进展。这些纳米材料的填充,有助于提高复合膜的机械稳定性、亲水性、渗透选择性及渗透通量等。此外,对于高分子基体,要制得反"Trade-off"效应的渗透汽化有机-无机复合脱水膜,提出了填充剂需尽量满足对水分子具有选择性透过等4个条件。     

聚苯并咪唑(PBI)渗透汽化膜的研究进展

聚苯并咪唑(PBI,polybenzimidazole)是一种高性能芳香族聚合物材料.由于具有突出的耐化学性、热稳定性和机械性能,以及良好的亲水性和可纺性,PBI成为一种很有前途的渗透汽化分离膜材料.本文综述用于渗透汽化的PBI分离膜的研究进展,扼要介绍PBI渗透汽化膜几种不同的形态,包括致密平板膜、单层中空纤维膜、双层中空纤维膜以及混合基质膜,并对不同形态的PBI膜进行对比;同时也阐述分析了交联、表面改性、共混、填充等多种改性方法以及其对膜分离性能的影响.基于上述讨论,本文最后对PBI渗透汽化膜的发展方向和研究前景进行了总结.     

硅橡胶膜用于乙酸/水渗透汽化分离的研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为活性层制备了PDMS均质膜和分别以聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)微滤膜为支撑层的PDMS/PTFE膜、PDMS/PP膜。通过扫描电镜(SEM)、视频接触角仪、热重分析(TGA)及溶胀测试等手段研究了膜的物化性能。通过渗透汽化实验考察了膜对乙酸/水体系的分离性能。结果表明,料液中乙酸质量分数提高,渗透通量和分离因子均随之提高;操作温度提高,渗透通量增加而分离因子减小;进料流速在14～38L/h范围变化,对分离因子影响较大,对渗透通量影响较小;支撑层对膜的分离性能有重要影响:30℃下,对于进料流速26L/h的10%(质量分数)乙酸水溶液,PDMS均质膜、PDMS/PTFE膜和PDMS/PP膜的分离因子、通量分别为2.51、2.74、2.15和35.29、42.09、40.84g/(m2·h)。以上结论,对于选择合适的渗透汽化膜支撑层材料和操作条件具有一定的指导意义。     

聚乙烯醇/壳聚糖共混膜渗透汽化性能研究

制备了聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)共混膜,用渗透汽化膜技术实现了甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物的有效分离,研究了共混组成、操作温度、原料组成对膜分离性能的影响,结果表明,随着共混膜中CS含量的增加,膜的渗透通量增大,分离系数先增大后减小,当共混膜中CS含量为66%时,该膜具有优异的渗透汽化性能,有较大渗透汽化分离指数PSI值=660.8g/(m2.h).操作温度升高,膜的渗透通量增大,分离系数略微减小;随着原料中甲醇含量的增大,膜的渗透通量增大,分离系数减小.该共混膜在分离甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物时得到的渗透侧甲醇的浓度远大于对应饱和蒸汽的浓度,表明用膜法渗透汽化分离是优于精馏分离的.     

纳米材料改进传统正渗透膜性能的研究进展

<正>渗透膜是正渗透技术的核心,改进正渗透膜材料性能是正渗透技术发展的必要环节。回顾了正渗透膜的研发历程,总结了传统正渗透膜在结构和性能上的局限性。整理、分析了添加纳米材料对醋酸纤维素正渗透膜、TFC正渗透膜(包括支撑层和分离层)结构和性能的改进效果,重点分析了纳米材料内部和外部"纳米通道"作用对正渗透膜渗透性能的影响,指出纳米材料微观尺寸、结构、取向性以及分散性是影响膜性能的重要因素。最后展望了纳米复合正渗透膜的研发前景和发展方向,为开发新品种正渗透膜提供了参考。     

水蒸气在高分子膜中的透过行为与气体膜法脱湿

在气体膜分离中,水蒸气的分离过程比其它非凝聚性气体更复杂,因为水分子可以通过氢键和聚合物链节中极性基团发生作用,使聚合物被溶胀、塑化;水分子自身可通过分子间氢键聚集成簇,这些因素导致了水分子在膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律.水蒸气在极性高分子膜中较高的渗透能力会在膜的下游侧产生浓差极化现象,消除浓差极化现象才能使水蒸气透过正常进行.膜材料的选择要权衡亲水性和疏水性,共混和嵌段共聚是解决这一矛盾的有效手段.水蒸气在高分子膜中的较高透过能力使其用于气体膜法脱湿成为可能.现以压缩空气膜法脱湿为例,介绍了影响膜法脱湿效率的主要因素,也介绍了气体膜法脱湿的其它应用领域.     

渗透汽化膜材料的选择

通过甲醇－正己烷、水－乙醇体系渗透汽化膜材料的选择，结合文献报导的不同体系渗透汽化分离用膜的材料，总结出选择渗秀汽膜材料的一般规律。     

聚酰亚胺中空纤维膜对油田伴生气中二氧化碳分离性能的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺中空纤维膜,系统考察了原料侧放空气流量、原料气压力、温度、组成、膜丝填充率等参数对油田伴生气中CO_2分离效果的影响.实验结果证明,原料侧放空气流量对整体分离性能影响最为显著;升高原料气压力会增加处理量,但对分离性能无明显影响;升温导致渗透加速但是分离性能有下降趋势;原料气中CO_2浓度变大导致膜的渗透速率随之变大;50%装填率表现出了最佳的分离效果.在580h测试过程中聚酰亚胺膜渗透分离性能较为稳定.这些结果揭示了相关参数对该分离过程影响的规律,并验证了聚酰亚胺中空纤维膜用于油田采出气中CO_2分离回收的可靠性.     

骨架修饰有机-无机杂化二氧化硅膜的研究进展

综述了骨架修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜的制备及其在气体分离和渗透汽化方面的应用。在-Si-O-Si-骨架结构中引入有机基团形成有机-无机杂化的二氧化硅膜,提高了膜材料的孔径可调控性和水热稳定性。分析了采用不同有机基团修饰对膜材料性能的影响,综述了近年来这类膜材料在气体分离和渗透汽化方面的应用。     

甲基修饰二氧化硅膜的表面自由能与表面结构EI北大核心

以正硅酸乙酯(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为硅源,硝酸为催化剂,制备了甲基修饰的二氧化硅膜,研究了MTES改性二氧化硅膜的表面润湿性与表面结构的关系以及MTES改性二氧化硅膜的吸水率。用已知表面张力的液体测定接触角,按扩展的Fowkes式计算试样的表面张力γS及其三组分值γSd(色散力)、γSP(偶极矩力)和γSh(氢键力),用热重分析(TG)法测定二氧化硅膜的吸水率。结果表明,随着MTES/TEOS摩尔比增大,二氧化硅膜的表面自由能显著减小,表面润湿性降低,主要是表面张力中氢键力组分的贡献。X射线光电子能谱分析表明,这是由于二氧化硅颗粒表面Si—CH3基团增加而Si—O和O—H基团减小所致。随着MTES/TEOS摩尔比增大,二氧化硅膜的吸水率降低,疏水性二氧化硅膜的MTES/TEOS摩尔比应大于0.8。     

渗透汽化分离有机混合物

采用渗透汽化进行了两类有机混合物的分离，一是从Ｃ４、Ｃ５醚后混合物中脱甲醇，二是从时、间二甲苯混合物中分离对二甲苯。以一定比例的醋酸纤维素（ＣＡ）与聚丙烯酸醋共混物的表皮分离层材料，制备渗透汽化复合膜脱除Ｃ４、Ｃ５醚后混合物中的甲醇，实验考察了料液浓度、温度等操作条件对膜分离性能的影响。结果表明共混膜兼有两类膜材料的优点，当原料中甲醇质量分数为０．４％时，膜内甲醇通量为２３０ｇ／ｍ＾２·ｈ，分离因     

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。     

聚氯乙烯合金分离膜研究进展

本文介绍了ＰＶＣ分离膜材料合金化对膜的亲水性、成膜性、膜结构、膜的渗透和分离性能的影响,以及ＰＶＣ／Ｐ２合金体系的相容性对膜结构和性能的调控作用