新型滲透蒸發(fā)膜分離乙二醇水溶液.pdf

1、滲透蒸發(fā)以其綠色、高效、節(jié)能的突出特點(diǎn)在乙二醇脫水中具有良好的應(yīng)用前景，滲透蒸發(fā)技術(shù)的核心是高性能滲透蒸發(fā)膜的研制。本論文以聚乙烯醇(PVA)為主體膜材料，制備了PVA-氧化硅(SiO2)高分子-無機(jī)雜化膜、表面交聯(lián)改性PVA膜和以聚砜或聚醚砜為基膜，交聯(lián)PVA為活性層的復(fù)合膜。針對(duì)乙二醇-水-膜之間的氫鍵作用，考察了乙二醇和水之間的耦合效應(yīng)對(duì)PVA膜溶脹吸附性能和滲透蒸發(fā)性能的影響。針對(duì)乙二醇物性，系統(tǒng)考察了進(jìn)料溫度、進(jìn)料流速等工藝條

2、件的改變對(duì)滲透蒸發(fā)分離性能的影響。 以PVA高分子為主體材料，基于硅烷結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致水解-縮聚速率差異的特性，以有機(jī)取代基具有網(wǎng)絡(luò)形成作用的GPTMS原位生成改性TEOS水解縮聚產(chǎn)物，制備PVA-SiO2雜化膜?；谒釅A催化硅烷水解-縮聚產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的差異，以有機(jī)取代基具有網(wǎng)絡(luò)修飾作用的MPTMS原位生成帶有巰基的PVA-SiO2雜化膜。系統(tǒng)研究了有機(jī)硅氧烷含量和催化劑的改變，對(duì)雜化膜結(jié)構(gòu)形態(tài)及物理化學(xué)性質(zhì)的影響，以及對(duì)滲透蒸發(fā)分離性

3、能的影響。 考慮到乙二醇和水對(duì)PVA膜均有較強(qiáng)的塑化作用，首次采用表面交聯(lián)法改性PVA膜分離乙二醇/水體系。該改性法將反應(yīng)限制在膜表面，在膜表面形成均勻的交聯(lián)層，有效地抑制了膜的溶脹，提高了膜的穩(wěn)定性。所制備的表面交聯(lián)改性PVA膜對(duì)乙二醇/水(80wt％EG)混合物的滲透通量和分離因子分別為211 gm-2h-1和934。通過溶脹平衡實(shí)驗(yàn)及滲透傳質(zhì)結(jié)果分析，乙二醇和水之間的耦合效應(yīng)阻止了乙二醇在膜內(nèi)的吸附和擴(kuò)散，且這種影響隨著原

4、料液中水含量的增加而增加。乙二醇具有極低的飽和蒸汽壓，因此進(jìn)料溫度對(duì)乙二醇的滲透影響較大。 采用界面反應(yīng)吸附的方法制備了表面交聯(lián)PVA/PES(PS)復(fù)合膜。結(jié)果表明，支撐層經(jīng)界面反應(yīng)交聯(lián)劑硼砂處理后，與PVA界面作用力明顯增強(qiáng)，從而快速形成超薄、均質(zhì)的活性分離層。當(dāng)硼砂濃度為0.1wt％，鑄膜液中PVA含量為2wt％，浸涂兩次可制得活性分離層厚度為1-1.5μm的表面交聯(lián)PVA/PES復(fù)合膜，其對(duì)乙二醇/水(80wt％EG)混