PVA/TEOS/APTEOS杂化膜的渗透蒸发性能

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法由聚乙烯醇(PVA)与正硅酸乙酯(TEOS)制备杂化膜。当TEOS质量分数大于15%时,杂化溶胶液开始浑浊,呈现出一定的相分离。退火温度升高,杂化膜的溶胀度和渗透通量下降,分离因子提高。料液温度升高,膜的溶胀度和渗透通量增大,而分离因子下降。加入偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(APTEOS)改善了有机相与无机相的相容性,抑制了杂化膜的相分离。TEOS与PVA中的羟基发生交联反应形成共价键Si-O-C,使得PVA中羟基减少,降低了PVA膜的结晶度。     

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.     

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.     

聚[1-(4-三甲基硅基)苯基-2-苯乙炔]/碳纳米管杂化膜的渗透汽化性能

采用聚[1-(4-三甲基硅基)苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)为膜材料,与碳纳米管(CNT)杂化制备PTMSDPA/CNTs杂化膜,研究了碳纳米管含量对杂化膜的气体分离、渗透汽化性能的影响。结果表明,PTMSDPA与碳纳米管间π-π相互作用使得碳纳米管在聚合物基体中实现均匀分散。当碳纳米管质量分数为15%时,PTMSDPA/CNTs杂化膜的氧气渗透系数出现极大值(2880 Barrers),为PTMSDPA均质膜的2.4倍;操作温度为30℃时,渗透汽化分离丁醇质量分数为1.5%的丁醇/水溶液,PTMSDPA/CNTs杂化膜的渗透通量、丁醇/水分离系数也达到极大值,分别为114 g/(m~2·h)和69。溶胀吸附实验结果表明,PTMSDPA/CNTs杂化膜的丁醇/水渗透汽化性能主要来源于溶解选择性。     

借助硅气凝胶改善和调控聚丙烯腈热交联膜孔结构及性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备硅溶胶并将其引入聚丙烯腈超滤膜孔道中,经过热交联制得具有丰富海绵状孔结构的TPAN/SiO_2(TPS)杂化膜,考察了TEOS浓度对TPS杂化膜的孔结构和渗透性能的影响.结果表明,TPS杂化膜孔内引入的硅气凝胶限制了膜孔道结构在热交联过程的融并;随着TEOS浓度的增加,TPS杂化膜的平均有效孔径增加,水通量提高,所制备的杂化膜的BSA截留率都在98%以上;同时,杂化膜表现出优异的热稳定性和良好的耐溶剂性.     

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.     

PDMS/改性ZSM-5复合膜的制备及其性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,对ZSM-5型沸石粒子进行了改性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为膜材料,制备了改性沸石填充的PDMS渗透汽化杂化膜。以10%的乙醇/水体系为实验对象,研究了该杂化膜对乙醇的分离性能。结果表明,填充改性沸石粒子能显著提高PDMS膜的分离性能。当料液温度为40℃时,分离因子和渗透通量分别达到14.1和348.7 g/(m2·h)。     

聚二甲基硅氧烷膜分离甲醇/碳酸二甲酯混合物的渗透汽化研究

制备了一系列聚二甲基硅氧烷(PDMS)均质膜,用于渗透汽化法分离甲醇/碳酸二甲酯混合物,此系列PDMS均质膜优先脱除碳酸二甲酯.考查了PDMS均质膜在甲醇和碳酸二甲酯液体中的溶胀性能,并研究了PDMS预聚体的黏度、交联剂浓度、操作温度及料液浓度对渗透汽化分离性能的影响.结果表明,对于不同黏度的PDMS预聚体均表现出随交联剂浓度增加分离因子先增加后减小,而渗透通量则逐渐减小;随操作温度增加分离因子减小而渗透通量增大;随料液中碳酸二甲酯浓度增加分离因子先增加后减小,而渗透通量则逐渐增大.对于碳酸二甲酯浓度为30%的甲醇/碳酸二甲酯混合物,40℃时渗透侧碳酸二甲酯浓度为59.7%,分离因子为3.46,渗透通量为1.41 kg/(m2·h).     

离子液体微乳液中纳米AgCl的合成及AgCl/poly(MMA-co-AM)杂化膜的渗透汽化分离

以离子液体氯化-1-十二烷基甲基咪唑(C₁₂mimCl)为表面活性剂, 甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酰胺(AM)混合物为油相构筑的反相微乳液合成AgCl纳米粒子。通过微乳液聚合制备AgCl/poly(MMA-co-AM)杂化膜, 用于苯-环己烷混合物的渗透汽化分离。利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和透射电镜(TEM)分析AgCl纳米粒子的形貌及结构, 利用XRD和SEM分析了杂化膜中AgCl粒子的形貌及结构, 通过杂化膜的苯-环己烷混合物(质量分数50%, 30℃)的渗透汽化实验分析了杂化膜的分离性能。结果表明: 纳米AgCl粒子的平均粒径和粒子数随微乳液中AgNO₃浓度(c_AgNO3)的增大明显增加; 增加微乳液中C₁₂mimCl浓度(c_C12mimCl), 有利于形成数量较多、 平均粒径较小的纳米AgCl粒子; AgCl/poly(MMA-co-AM)杂化膜中AgCl粒子粒径较小, 且均匀分散于poly(MMA-co-AM)基材中; 随着c _AgNO3的增加, 杂化膜的渗透通量明显增大, 分离因子先增大后减小; 而随 c _C12mimCl的增加, 杂化膜的分离因子持续增大, 渗透通量表现出先增大后减小的趋势; 杂化膜的分离因子最高可达5.0, 渗透通量约为490 g·m^-2·h^-1, 表现出较好的分离性能。     

不同预植晶种法制备NaA分子筛膜及其表征

采用多种预植晶种法在管状ɑ-Al2O3外表面水热晶化制备NaA分子筛膜.使用XRD、SEM对合成的膜层进行形貌表征,并用渗透气化技术考察膜的醇水分离性能.结果表明,采取搽涂-浸渍法在支撑体表面预植晶种,并进行2次4h水热晶化成膜制备的膜性能最好,在343K进料液中乙醇质量分数为90%时分离因子与渗透通量分别为6824和1.40kg/(m2·h).并考察操作温度以及料液水含量对膜渗透汽化分离性能的影响.随料液中水含量的增加,分离因子先升高后下降,渗透通量呈增大趋势;随着操作温度升高,分离因子逐渐降低而渗透通量随之增加.     

渗透汽化法处理甲醛废水

采用硅橡胶(PDMS)/乙酸纤维素(CA)复合膜对甲醛废水溶液进行渗透汽化处理,通过改变料液温度、料液浓度等因素考察其对渗透通量及分离因子的影响.实验结果表明,一定温度范围内,该体系的渗透汽化过程存在一个最佳的分离因子;在研究处理质量分数为1%甲醛废液时,透过侧压力为13 kPa时,在50℃下可以达到最佳的分离效率,此时甲醛的渗透通量可达到110 g/(m2.h),分离因子为1.75,但随着透过侧压力的增高,渗透通量线性降低,分离因子降低;料液浓度越高,膜的渗透通量越大,但最佳分离因子几乎没有改变.通过Arhe-nius关系式,得出该复合膜的表观活化能为27.57 kJ/mol.与其它甲醛废水分离方法相比,渗透汽化法具有设备简单,操作方便,费用低廉等特点,为工业化的应用提供了新的技术尝试.     

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／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。     

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.     

氟化改性ZIF-8-90杂化膜的制备及其渗透汽化脱醇研究

有机-无机杂化膜是目前膜分离研究的热点,但是有机基体-无机粒子之间的界面缺陷是目前面临的重要问题.使用五氟丙胺改性ZIF-8-90粒子(F-ZIF-8-90),为了改善有机基体-ZIF-8-90之间的界面缺陷和提高ZIF-8-90的疏水性,红外谱图证实了五氟丙胺的成功接枝.以F-ZIF-8-90为填充料,制备了一系列Pebax 2533/F-ZIF-8-90杂化膜,考察了杂化膜的形貌结构、疏水性能和渗透汽化性能.研究结果表明,F-ZIF-8-90填充质量分数为5%时,70℃测试条件下杂化膜对质量分数5%乙醇水溶液的渗透通量最高可达201.5 g/(m~2·h),对应的分离因子为5.4.相比较纯Pebax 2355膜,渗透通量和分离因子分别提高了24.1%和151.9%,打破了渗透通量和分离因子相互制约的效应.     

甲基丙烯酸酯烷基侧链对水性聚氨酯膜结构与性能的影响

分别采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸十二烷基酯(DMA)与带有双键封端的水性聚氨酯共聚,制得甲基丙烯酸酯改性水性聚氨酯(WPUA)乳液,采用浇注法制得WPUA膜,合成了系列不同烷基侧链甲基丙烯酸酯共聚改性水性聚氨酯膜.改性后膜的热稳定性提高;对WPUA膜渗透汽化苯/环己烷(质量比5/95)混合液结果表明:随着甲基丙烯酸酯共聚物侧链的增长,渗透通量提高,但分离因子有所降低,WPU-MMA膜与WPU-BMA膜的分离选择性较好,改性膜的渗透汽化活化能从25.86kJ/mol增加到31.24kJ/mol,苯和环己烷的渗透活化能均增大,且环己烷渗透活化能均高于苯的渗透活化能.     

十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜的制备及其渗透汽化性能研究

以1,2-双(三乙氧基硅烷)乙烷(BTESE)和十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO_2膜材料.通过扫描电镜、接触角测量对膜材料的形貌、疏水性进行了表征,并研究了膜材料去除水体中微量乙醇的渗透汽化性能.结果表明,十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO_2膜材料表面平整光滑,而且疏水性能得到改善,当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.4时,膜材料对水的接触角达到(111±0.6)°.对于低浓度的乙醇水溶液,修饰后的膜材料对乙醇具有优先选择透过性,随着修饰量、料液温度的增加,渗透通量和乙醇/水分离系数均升高.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.4、料液温度为50℃、乙醇质量分数为10%时,渗透通量达到0.162 kg/(m~2·h),乙醇/水分离系数为2.40.     

PEC/g-C3N4杂化膜的制备及其渗透汽化性能研究

将石墨态氮化碳(g-C_3N_4)和聚电解质络合物(PEC)相结合,以聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基底制备PEC/g-C_3N_4杂化膜,考察了杂化膜的渗透汽化有机溶剂脱水性能.用傅里叶红外光谱、扫描电镜和低场核磁等表征了杂化膜的组成、形貌和水在膜中的状态.研究了g-C_3N_4含量、PEC浓度和抽滤溶液体积等成膜因素和进料液温度、进料液水含量、分离体系等操作条件对杂化膜渗透汽化性能的影响.结果表明,在最优制膜条件和操作温度下,PEC/g-C_3N_4杂化膜对进料液中乙醇质量分数为90%的乙醇/水体系通量和透过液水质量分数分别为2 560 g/(m~2·h)和98.0%,且PEC/g-C_3N_4杂化膜具有良好的运行稳定性.     

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。     

壳聚糖膜对醇—水混合液的渗透汽化分离

本文研究了壳聚糖膜对醇一水混合液的渗透汽化分离行为。结果表明,壳聚糖膜对醇—水混合液具有良好的分离性能,可以达到一次性分离的要求。温度、浓度以及汽相边压力对渗透汽化性能有重要的影响。随着温度的升高,渗透通量增大而分离系数基本不变。随着原料液中醇含量增加,渗透通量下降而分离系数经过一个极大值。汽相边压力的升高使渗透通量急剧下降。但分离系数达到某一临界压力时才明显下降。