具有高效原位催化分離功能的中空纖維膜的制備及膜反應(yīng)過程的研究.pdf

1、本文以氯堿工業(yè)廢棄的全氟離子膜(PFIEM)為原料，采用再生、高溫溶解方法回收了酸型全氟磺酸(PFSA)。將PFSA與聚乙烯醇(PVA)共混，以聚丙烯腈(PAN)中空纖維為底膜，制備PVA-PF SA/PVA-PFSA/PAN中空纖維復(fù)合膜。
　　首先，探究PVA-PF SA/PVA-PFSA/PAN中空纖維復(fù)合膜不同的制備方法，研究不同制備方法對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，探索膜結(jié)構(gòu)、膜材料組成與其催化性能、滲透性能之間的關(guān)系。利用浸涂

2、法在PAN中空纖維超濾膜表面涂覆一層PVA-PFSA，形成PVA-PFSA/PAN復(fù)合膜，它足一種致密結(jié)構(gòu)，作為分離層，主要滿足滲透汽化分離的要求，同時研究了PFSA含量以及熱處理溫度對滲透通量和分離因子的影響。然后以不同的非溶劑用NIPS法在PVA-PFSA/PAN復(fù)合膜上再制備一層多孔PVA-PFSA外皮層，作為催化層，主要滿足催化性能的要求。結(jié)果表明，丙酮作為一種非溶劑，制備的多孔外皮層較好，可以滿足實驗要求。復(fù)合膜的分離性能受熱

3、處理的影響很大。隨著熱處理溫度升高，復(fù)合膜的滲透通量下降而分離因子增大。此外，隨涂膜液中PVA含量的增大，復(fù)合膜對水/乙醇的分離因子先上升再下降，滲透通量則一直下降。在酯化反應(yīng)中，反應(yīng)溫度對乙醇轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率都有很大的影響:隨溫度越低，反應(yīng)速率越小，相同時間內(nèi)乙醇的轉(zhuǎn)化率越小。
　　其次，在前期復(fù)合膜制備的基礎(chǔ)上，采用分別優(yōu)化復(fù)合膜的分離層和催化層的制備條件，綜合提高PVA-PFSA/PVA-PFSA/PAN復(fù)合膜滲透性能和催化

4、性能并且分別應(yīng)用到丁醇/水混合物的滲透汽化分離過程和丁醇與乙酸的酯化反應(yīng)中。復(fù)合膜的表面及斷面通過FESEM顯示了PAN底膜與涂膜層結(jié)合良好，中間滲透層是光滑致密的，NIPS法制備的催化層是粗糙多孔的。滲透汽化實驗結(jié)果表明，當(dāng)涂膜液中PFSA含量增加時，滲透通量逐漸增加而選擇因子減小。隨著熱處理溫度的提高，復(fù)合膜的分離因子上升，而不同配比的滲透通量都略有下降。料液溫度從50℃增加到80℃時滲透通量逐漸增大，選擇因子隨著溫度升高略微增大。