SiO_2/PDMS复合膜的制备及其渗透汽化性能研究

以PVDF为支撑层,制备了疏水性二氧化硅(SiO2)填充聚二甲基硅氧烷(SiO2/PDMS)复合膜,通过扫描电镜、接触角测试和热失重分析对复合膜微观形貌、表面疏水性和热性能进行了表征。研究发现,SiO2的加入,可以有效提高PDMS膜的表面疏水性和热稳定性。疏水性SiO2与PDMS基体结合紧密,当SiO2填充低于3%(wt,质量分数,下同)时,纳米粒子在PDMS基体中分散均匀,未发现明显团聚。将复合膜用于渗透汽化乙醇/水体系的分离,发现SiO2的加入,在填充量为1.5%时,SiO2/PDMS复合膜综合分离性能优于纯PDMS膜,尤其是操作温度升高时,与纯PDMS膜相比,复合膜分离因子下降幅度较小,而渗透通量增加较快,表现出较好的综合分离性能。     

PDMS/PVDF复合膜渗透汽化分离乙酸/水体系的性能研究

制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)渗透汽化复合膜,用于分离乙酸/水体系。研究了料液中乙酸浓度、料液温度、料液流速对复合膜分离性能的影响,比较了不同孔径PVDF支撑层的PDMS/PVDF复合膜的分离性能。结果表明:料液浓度增大、温度升高、流速加快有利于复合膜的传质,使渗透通量增加,但分离因子却表现出不同的变化趋势。渗透通量的大小按复合膜支撑层孔径的排列顺序为0.2μm0.45μm0.1μm1.0μm2.0μm,分离因子则为0.1μm2.0μm0.2μm0.45μm1.0μm,说明支撑层的结构对复合膜的分离性能具有重要的影响。     

支撑层对PDMS复合膜渗透汽化性能的影响

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)三种多孔膜作为支撑层,制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离。采用能量色散X射线光谱仪(EDX)定量表征了PDMS在支撑层表面的厚度(L0)和支撑层内的渗入深度(Li),研究发现,PDMS在各支撑层表面的厚度、支撑层内渗入的厚度有显著差异,PDMS复合膜的渗透通量与(L0+Li)间存在近似的线性关系,表明PDMS在支撑层中渗入深度不同是造成不同底膜支撑的PDMS复合膜渗透汽化性能差异的根本原因。文中提出选择层总厚度(Lt=L0+Li)概念,通过线性拟合得到PDMS复合膜渗透通量与Lt之间的定量关系,可以用来估算PDMS复合膜的渗透通量,并预测复合膜渗透通量极大值。     

PDMS/PSF中空纤维渗透汽化复合膜制备的研究

采用干湿相转化法制备了聚砜(PSF)中空纤维超滤膜;将PDMS、交联剂、催化剂按一定的比例溶解在正己烷中,采用浸渍法将PDMS溶液涂在PSF中空纤维膜的外表面,制备了PDMS/PSF中空纤维复合膜.在料液温度为50℃、渗透物侧压力lmmHg、料液乙醇含量5%条件下,考察了涂膜液中PDMS浓度、交联剂、催化剂用量以及涂膜次数等因素对膜渗透汽化性能的影响.     

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)。     

PDMS/PES中空纤维渗透汽化复合膜的制备

用干湿相转化法制备聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜,用不同的涂膜方式将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液涂在经乙醇和正己烷处理过的PES中空纤维底膜的外表面或内表面,制备PDMs/PES中空纤维复合膜,在渗透物侧压力133.33 Pa,通过5%的乙醇-水溶液考察底膜后处理、涂膜方式等因素对膜渗透汽化性能的影响.     

PEBA/PVDF复合膜的溶胀及渗透汽化性能研究

为从醋酸正丁酯稀水溶液中回收微量酯,采用涂布法制备了聚醚共聚乙酰胺/聚偏氟乙烯(PEBA/PVDF)复合膜.考察了复合膜在醋酸正丁酯稀水溶液中的溶胀性能,探讨了浸泡时间、浸泡液温度及浸泡液浓度等因素对溶胀度的影响.通过拉力试验,测试了复合膜的力学性能.通过渗透汽化实验,从醋酸正丁酯稀水溶液中分离出醋酸正丁酯,研究了料液浓度、料液温度等因素对复合膜分离性能的影响.结果显示,复合膜在醋酸正丁酯稀水溶液中具有良好的溶胀性能及渗透汽化性能;40℃下分离质量分数为0.6%的醋酸正丁酯水溶液,渗透通量达到280.43 g/(m2.h),分离因子为308.65.     

炭黑填充PDMS复合膜的渗透蒸发性能

通过炭黑填充改性的方法,制备了一种新型聚二甲基硅氧烷(PDM S)优先脱醇渗透蒸发复合分离膜,考察了炭黑含量和料液浓度与分离膜分离性能之间的关系。结果表明,利用该复合膜可以有效分离乙醇/水混合物中的乙醇,在料液浓度为13.73%时,复合膜的选择性与空白膜相当,而渗透通量可由空白膜的70.74 g/m2.h提高到127.32 g/m2.h。     

PTFE-PDMS/PET复合膜制备及其渗透汽化性能

以聚四氟乙烯(PTFE)微粉填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅橡胶膜为活性皮层和PET无纺布为底膜,制备了PTFE-PDMS/PET渗透汽化复合膜并用于分离乙醇水溶液,分析了复合膜结构、疏水性、力学性能及溶胀性能.研究表明,随着PDMS复合膜中PTFE含量(质量分数,下同)增加,复合膜结晶度及水接触角增加;断裂伸长率和拉伸强度均呈现先增加后减小的趋势;膜溶胀度呈线性减少.复合膜渗透汽化选择性α和乙醇渗透系数J_E随PTFE含量的增加先增加后减少,而水渗透系数J_W呈逐渐减小的趋势,当PTFE填充量为10%时,乙醇渗透系数J_E最大.     

支撑层对PDMS渗透汽化复合膜分离乙酸-水性能的影响

制备了聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)和聚偏氟乙烯(PVDF)作为支撑层材料的3种PDMS复合膜,研究了支撑层对复合膜分离水中乙酸性能的影响。结果表明,复合膜的分离性能不仅取决于活性层的物理化学性质,也与支撑层的结构及制备方法有关。随着料液浓度的增大,3种复合膜的渗透通量均增加,但分离因子却因不同支撑层材料而不同;随着料液温度的升高,3种复合膜的通量均大幅度增加,分离因子则随之下降;随着料液流速的增加,3种复合膜的渗透通量均先增加而后趋于平稳,分离因子则先降低而后几乎不变。     

PDMS中空纤维复合膜渗透汽化分离丙酮-水溶液

采用干湿相转化法纺制了聚砜(PSF)中空纤维超滤底膜,并采用溶液浸渍法制备PDMS/PSF中空纤维复合膜.研究了PDMS膜的溶胀性能和PDMS/PSF膜渗透汽化性能,考察了PDMS/PSF膜的稳定性以及料液温度、料液丙酮浓度和渗透物侧压力等因素对膜渗透汽化性能的影响.结果表明,PDMS膜对丙酮有很强的吸附能力而对水的吸附能力则相对较弱,渗透液中丙酮浓度大于膜溶胀液中丙酮浓度,远远大于浸泡液中丙酮浓度,连续操作72 h膜的渗透汽化性能保持稳定,渗透通量随料液温度以及料液浓度的升高而增加,分离系数随料液浓度的增加而降低,基本不受温度的影响.当丙酮质量分数5%、料液温度为60℃时,渗透通量为632 g/(m2.h),分离系数为35.8,丙酮和水的表观活化能分别为45.7和49 kJ/mol.     

有机硅烷改性沸石/PDMS渗透汽化杂化膜的制备及表征

采用硅烷偶联剂,乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为改性剂,控制改性时间(4h和12h),对全硅沸石进行改性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,制备了改性沸石填充的PDMS渗透汽化杂化膜。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、机械拉伸等手段对改性的效果和杂化膜的热稳定性能进行了表征,结果表明改性后沸石晶型未改变,杂化膜热稳定性和机械性能提高。并以乙醇质量分数为5%的乙醇/水体系为研究对象,分离因子为评价指标,考察了改性杂化膜对乙醇的分离性能,结果表明膜对乙醇/水的分离因子可由未改性时的16提高至29.5,这说明采用硅烷偶联剂对沸石进行改性是提高膜分离性能的有效方法。     

加成型硅橡胶复合膜的制备及渗透汽化性能研究

制备了以聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜为底膜的加成型硅橡胶聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。通过改变膜液的固含量和配比研究了复合膜的成膜性,采用扫描电镜(SEM)表征了复合膜的形貌结构,测定了交联PDMS均质膜的平均交联链长度、凝胶含量、溶胀度和溶解选择性,考察了配比和操作温度对复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明:当含氢硅油中氢与乙烯基硅油中乙烯基的摩尔比为2∶1时,操作温度为50℃,料液浓度为10%(质量分数)时,复合膜的分离因子最高为8.9,渗透通量为124g/(m~2·h)。     

壳聚糖渗透汽化复合膜的研究

用聚丙烯腈（ＰＡＮ）超滤膜为底膜制成的壳聚糖（ＣＳ）复合膜，对乙醇／水溶液的渗透汽化分离性能具有较好的稳定性复合膜用于运行低浓度的乙醇溶液后，再运行质量分数为９５％的乙醇溶液，膜的性能变化不大，稳定性优于均质膜研究了用多种试剂来代替硫酸交联剂处理膜，表明有些可有效地提高膜的渗透选择性，特别是用聚苯乙烯磺酸钾（ＰＳＳＫ）处理，膜的渗透通量达３１０～３３５ｇ／（ｍ２·ｈ），比硫酸处理膜提高近一倍同时还进行了薄分离层复合膜的研制，实验表明，薄分离层ＣＳ复合膜，膜分离系数虽有所下降，而渗透通量显著提高，比原来ＣＳ复合膜提高近５倍     

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.     

HF酸刻蚀ZSM-5/PDMS膜渗透汽化透醇性能研究

采用HF酸对3种MFI型沸石(ZSM-5,silicalite-1)进行刻蚀,通过SEM和TEM对刻蚀前后沸石的表面和本体形貌进行了表征,发现酸刻蚀造成沸石表面出现微米级孔洞,但本体仍保留了规则的孔道结构。将刻蚀后的ZSM-5填充至聚二甲基硅氧烷(PDMS)中制备了复合膜,用于乙醇/水混合物的分离,研究了沸石硅铝比、HF酸浓度、操作温度和料液浓度对复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究发现HF酸处理,可以有效地提高ZSM-5/PDMS膜的分离因子,由12.3最高上升至16.8([EtOH]=5wt%,50℃),渗透通量稍有下降;随着操作温度的升高,复合膜渗透通量增大,分离因子在50℃达到极大值;料液中乙醇浓度提高,复合膜渗透通量增大,分离因子减小。     

二醛交联PVA/PAN复合膜的渗透汽化脱水性能

探索了渗透汽化脱水用PVA/PAN复合膜的二醛交联处理方法 ,以质量分数为 95%的乙醇水为脱水对象 ,在 70℃下的测试结果为 :用乙二醛处理时 ,分离因子约为 60 0 ,渗透通量约为 1 50 g/ (m2 ·h) ;用戊二醛处理时 ,分离因子约为 2 0 0 ,渗透通量约为 2 0 0 g/ (m2 ·h) ;用对苯二甲醛处理时 ,分离因子约为 4 60 ,渗透通量约为 2 80 g/ (m2 ·h) .研究中还发现二醛的分子大小和结构对交联后膜性能有一定影响 .     

高通量ZSM-5填充硅橡胶复合膜渗透汽化性能研究

以硅铝比为360的ZSM-5型沸石对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行填充,以聚偏氟乙烯(PVSF)为支撑层,制备了ZSM-5填充PDMS/PVDF复合膜,用于渗透汽化乙醇/水混合物的分离.研究了沸石填充量、操作温度、进料液浓度对乙醇/水的渗透汽化分离性能的影响,发现该复合膜较文献报道中的沸石填充膜,其渗透通量有了明显的提高,在50℃沸石填充量为40%时,对乙醇的分离因子为11.7,其渗透通量达到749.8 g/(m2·h).随着操作温度的升高或料液中乙醇浓度升高,渗透通量增大,分离因子下降.     

PVA-g-PAAm/α-Al2O3渗透汽化复合膜的制备和表征

以聚乙烯醇(PVA)和丙烯酰胺(AAm)为原料,合成了不同接枝度的PVA接枝PAAm共聚物(PVA-g-PAAm),并以0.2μm的α-Al2O3为支撑体成功制备出两种PVA-g-PAAm/α-Al2O3渗透汽化复合膜.用黏度法测定了不同接枝度共聚物的黏均分子量,并通过接触角,红外光谱(FT-LR)和热重(TGA)法对...     

PDMS/PVDF复合膜分离VOC/N2的性能研究

采用涂布法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,并用于VOC/N2体系(正已烷/N2、环己烷/N2、正庚烷/N2二元混合气体)的分离,系统地考察了原料气浓度、原料气流速、操作温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.结果表明,随着原料气浓度的升高、流速的增大,VOC的渗透率及选择性均增大,而随着操作温度的升高,VOC的渗透率和选择性有所降低.连续运行三个月,膜分离性能稳定,正庚烷的渗透率为1.2×10-6 mol/(s·m2·Pa),选择性可达145.