用于液体分离的膜材料选择与评价

膜材料的种类很多,几乎包括了全部现有的均聚物、共聚物和共混物。某种液体分离膜的预期分离性能,取决于该膜对溶液组分的相对渗透能力,而膜的渗透性则由膜材料的化学性质和物理结构所决定,这正是我们选择和评价膜材料的基本出发点。一、膜材料的选择1.选择膜材料的基础影响 渗透物和膜相互作用的物理化学因素主要有偶极力、色散力、氢键和立体阻碍等物化效应。其中渗透物和膜材料之间的偶极力、色散力和氢键对膜传送过程的热力学和动力学都有影响。Hansen溶度参数δ包括了这三种作用力:     

氧化石墨烯量子点改性海藻酸钠复合杂化膜的制备

自制氧化石墨烯量子点(GOQDs)分散于海藻酸钠(SA)溶液中,涂覆在多孔尼龙膜支撑层上,制备GOQDs改性SA复合杂化膜.研究了GOQDs的加入对膜结构、形貌、表面亲水性、溶胀性和渗透汽化性能的影响.结果表明,复合杂化膜对异丙醇溶液具有明显的渗透汽化脱水作用,GOQDs质量分数为2%的膜性能最优,该膜对温度为50℃,水质量分数为10%的异丙醇溶液的渗透通量和分离因子分别为(1 130±51) g/(m~2·h)、2 241±73,分别是海藻酸钠膜的1.41倍和5.90倍,渗透汽化分离指数为2.53×10~6 g/(m~2·h),比海藻酸钠膜提高了8倍.操作温度的升高会提高膜的分离因子和通量,进料液浓度的增大会使膜的通量显著变大.过量的GOQDs不会对膜渗透汽化脱水产生显著的阻碍作用.     

选择分离乙醇的高分子膜

一、前言高分子膜渗透蒸发(PV)法可用于分离沸点相近的、用通常蒸馏法很难分离的液体混合物、共沸混合物。现正在研究用PV法浓缩、分离由发酵法等得到的10％以下浓度的乙醇,并开发为此使用的选择性膜材料。目前研究的乙醇水溶液膜浓缩法分为水选择性渗透膜和乙醇选择性渗透膜两种方法。     

乳胶渗透蒸发膜分离醇水混合物

以苯乙烯、丙烯酸丁酯为单体进行乳液聚合,将聚合获得的乳胶直接浇铸制备出乳胶膜．将该膜用于水－乙醇混合物的渗透蒸发分离,优先透水,渗透通量为50一450g／（m2·h）,分离因子为80～260．考察了乳胶膜的选择性及料液浓度对乳胶膜分离性能的影响．研究了塑化效应和耦合效应对组分渗透的影响,发现在乳胶膜中,乙醇的存在有利于水的渗透,而水的存在会阻止乙醇的渗透．     

HNTs填充PDMS膜的制备及其分离ABE-水体系的研究

埃洛石纳米管(Halloysite nanotube,HNTs)是一种天然的管状材料,鉴于其独特的一维内腔管道,且管道两端为开孔结构,在膜分离领域具有应用前景.本文首次通过物理共混法,将HNTs填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中制备混合基质膜(MMMs),用于渗透汽化分离水溶液中丙酮-丁醇-乙醇(ABE)组分,并对膜化学组成及其微结构进行系统表征,重点考察了HNTs填充量、料液温度及操作时间对膜渗透汽化性能的影响.研究表明:HNTs可均匀分散在PDMS基质中,与PDMS之间具有良好的相容性.该纳米管的引入,使得膜的水接触角从110°提高到131°,而其表面自由能显著降低,增强了HNTs/PDMS膜对ABE组分的选择性.同时,HNTs具有开孔的一维内腔(直径为15～25 nm),可在膜内构筑低能垒的快速扩散通道,以实现ABE组分在膜内高效传递.当分离ABE溶液及操作温度为55℃时,所制膜总渗透通量达到1 368 g/(m~2·h),且其丁醇分离因子为38.2.值得注意的是,在从水溶液中回收ABE组分连续操作100 h过程中,所制膜具有良好的分离性和稳定性.     

离子液体支撑液膜蒸汽渗透和气体分离的研究进展

综述了离子液体支撑液膜的稳定性,及其对蒸汽渗透分离(如胺、醇、苯、醚和芳烃类等)和对混合气体分离的影响因素;并指出了离子液体支撑液膜目前还存在的问题。     

交联壳聚糖共混膜醇水混合液分离性能研究

研究了醇水混合液体系在经交联的聚乙二醇／壳聚糖共混膜中的渗透蒸发分离性能．讨论了共混膜组成、料液浓度和温度、膜下侧压力等对渗透蒸发性能的影响．结果发现聚乙二醇的掺入能大大提高壳聚糖膜的渗透通量，但分离因子降低．当料液乙醇质量分数为８０％时，渗透通量及分离因子都随温度的升高而增加．料液中加入少量ＺｒＯＣｌ２能把分离因子从原来的８．８提高到７４．同时发现膜下游侧压力不仅仅影响渗透组分在膜表面的蒸发，还影响整个渗透蒸发传质过程．     

离子液体复合膜用于渗透汽化分离乙醇水溶液

将离子液体[bmim]PF6引入制膜过程,制备了PDMS膜以及离子液体支撑液膜和PDMS-IL共混膜.用所制的膜进行渗透汽化实验分离乙醇水溶液,研究料液温度、浓度和真空度等对膜渗透通量和分离因子的影响,并比较了3种膜的分离效果.实验结果表明,在分离乙醇水溶液时,PDMS-IL共混膜的综合分离效果优于普通的PDMS膜,而离子液体支撑液膜分离性能不理想.此外膜渗透通量都随料液温度、浓度的增大而增大,随透过侧压力的增大而减小;分离因子随料液温度、浓度和透过侧压力的增大而减小.     

聚氨酯脲和聚氨酯酰亚胺膜的制备与渗透汽化芳烃/烷烃分离性能研究

通过两步聚合的方法,成功制备了以聚己二酸乙二醇酯(PEA)为软段的聚氨酯脲(PUU)和聚氨酯酰亚胺(PUI)膜材料,用FT-IR,NMR和DSC等方法对两种膜材料的分子结构及性质等进行了表征,并考察了两种膜对芳烃/烷烃混合物的渗透汽化分离性能.结果表明,两种膜都对芳烃表现出良好的选择渗透性,在相同的条件下,PUU膜的渗透通量比PUI膜更大而分离因子更小.对于苯的浓度为50%的苯/环己烷混合物分离体系,45℃时PUI膜的渗透通量为18.6 kg·μm/(m2·h),分离因子为7.3;而对于苯/正己烷混合物分离体系,渗透通量则为22.4 kg·μm/(m2·h),分离因子为15.2.     

纳米反渗透技术用于海水淡化

反渗透又称逆渗透(reverse osmosis;RO),是一种薄膜分离技术,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离方法。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透,使水分子通过半透膜上的小孔由浓度     

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.     

碳分子筛填充聚醚共聚乙酰胺膜渗透汽化分离水溶液中的醋酸正丁酯

将碳分子筛(CMS)引入到聚醚共聚乙酰胺(PEBA)中制备填充膜,采用FTIR、SEM对膜的物理化学结构进行了表征,结果显示CMS与PEBA间未发生化学交联,CMS在膜中分散均匀且与PEBA结合紧密.通过拉伸实验,测定了膜的机械性能.借助溶胀实验,考察了膜在醋酸正丁酯水溶液中的溶胀性能.通过渗透汽化实验,验证了膜的渗透汽化性能,结果表明通量随着温度的升高而增大,分离因子则随温度升高而下降;当料液浓度增大时,醋酸正丁酯的通量和分离因子都显著增大;当CMS填充量为20%时,膜的分离效果最佳,总通量和分离因子分别可达到421.6 g/(m2.h)和590.4.利用Arrhennius方程,关联了通量与温度的关系.另外,还对膜结构与溶液组分的相互作用以及膜中CMS存在通道作用的机理进行了探讨.     

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.     

渗透汽化膜与气体分离膜的对比研究

制奋了聚二甲基硅氧烷和多孔聚丙的复合膜,并分别用以分离O_2、N_2和以渗透汽化法分离乙醇—水混合物。结果表明,当复合膜较薄时,膜的选择性对气体保持不变,而对渗透汽化法却大幅度下降。说明尽管气体膜分离与液体混合物的渗透汽化分离都遵循“溶解扩散”机理,但是溶解和扩散对选择性的贡献在两种情况下,程度是不同的。计算了氧、氮、乙醇和水的透过活化能,分别为6.7KJ/mol、10KJ/mol、32.6KJ/mol和35KJ/mol.建议气体分离膜在室温操作而渗透汽化膜在较高温度操作。     

工业膜分离法(3)

6　气体分离膜气体分离技术近 2 0年发展迅速。气体因浓度梯度 (气体的浓度梯度与压力成正比 )通过无孔膜发生扩散 ,因此 ,膜气体分离也常称作压力驱动的扩散过程。分离得以实现是因为进料中的各成分的输送速度存在差异。气体分离与超滤等膜分离法不同 ,后者是通过过滤和经孔的对流流动发生的 ,而前者是只有当一种成分或多种成分渗透过膜的速度比其他成分快时 ,膜才能分离气体。气体分离的独特之处在于能分离 2种或更多种气体 ,而液体分离膜只能从液体中分离溶解和悬浮的固体。工业上最常用的气体分离膜是无孔的。其分离机理基于图 1中所示…     

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。     

PVA致密膜在异丙醇水溶液中的溶胀平衡模型

根据Flory-Huggins模型和Wilson方程,建立了聚乙烯醇(PVA)膜渗透汽化分离异丙醇水溶液过程的溶胀平衡数学模型,模型计算值与实验值吻合良好.水与PVA膜的相互作用参数小于异丙醇与PVA膜的相互作用参数,说明水在PVA膜中优先吸附溶解,PVA膜可作为优先透水膜实现异丙醇水溶液的分离.异丙醇与水之间的相互作用参数随溶液中异丙醇浓度的升高而增大,说明异丙醇含量越高,膜的溶胀选择性越好,越有利于水在膜中的溶解透过,渗透汽化分离效果越好.模型计算结果表明,随溶液中异丙醇浓度的升高,PVA膜中水浓度逐渐下降,而异丙醇浓度先升高,当溶液中异丙醇摩尔分率超过0.1后趋于稳定,与实验结果一致.     

液体有机混合物分离用膜

采用高分子膜分离液体有机混合物的目的在于提高分离效率和节能。本文所述的高分子膜分离技术,主要指有机(烃类)液体混合物和醇-水有机溶液的分离。目前,液体有机混合物的膜分离技术仍处于研究阶段,分离对象主要是 C_2～C_(10)的有机液体;这些混合物只有在形成共沸物,沸点     

荷电正渗透膜的研究进展

正渗透是利用选择性半透膜两侧溶液的渗透压作为驱动力,使纯水透过膜。正渗透分离技术是一项能耗低、回收率高、环境友好的绿色能源技术,在废水处理、海水脱盐等方面具有很大的应用潜力。但是,膜分离过程中的浓差极化现象,限制了正渗透技术的商业化应用。荷电膜在分离过程中具有筛分和Donnan效应的双重作用,能有效提高膜的分离效率、水通量及耐污染能力。荷电膜的特殊分离机理使得其在正渗透技术中的应用具有极大的优势。主要介绍了现有文献报道的荷电正渗透膜的制备方法,并讨论了荷电膜的电荷性质及数量对正渗透过程的浓差极化、膜污染、水通量、亲水性、截留率及反向溶质扩散等因子的影响,为未来正渗透膜材料的研究和正渗透技术的广泛应用提供参考。     

碳黑填充PDMS渗透蒸发优先脱醇膜的制备研究

通过碳黑填充有机硅膜的方法,制备了一种新型聚二甲基硅氧烷(PDMS)优先脱醇渗透蒸发分离膜,考察了铸膜液制备、溶剂、碳黑粒径及处理方法和进料温度与膜的渗透蒸发性能之间的关系.结果表明,采用超声分散碳黑和正癸烷溶剂可以制得性能良好的膜.利用热处理过的N110碳黑填充PDMS膜,可以在保持分离因子不变的前提下,使总渗透通量提高到空白膜的两倍以上.碳黑填充PDMS膜总通量随进料温度升高而增加,选择性基本保持不变.