疏水性SBA-15-PDMS雜化膜制備及分離乙醇-水的研究.pdf

1、滲透汽化是一種新型膜分離技術(shù)，對(duì)共沸或近沸混合體系的分離，微量水或有機(jī)物的脫除以及有機(jī)-有機(jī)混合物的分離等具有獨(dú)特的優(yōu)越性，在石油化工、制藥、食品、環(huán)境、生物、能源等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文采用共縮聚法合成了疏水性SBA-15介孔分子篩，使其具有不同的疏水基團(tuán)后，利用共混法制備了疏水性 SBA-15/PDMS滲透汽化雜化膜并對(duì)乙醇/水溶液進(jìn)行滲透汽化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)填充30％C16H33-SBA-15的雜化膜分離性能較好。研究

2、主要包括以下四部分：
　　1.以三嵌段共聚物PEO20-PPO70-PEO20(P123)為模板劑，正硅酸乙酯為硅源，分別于與三種硅烷(MTES、OTES、CTMS)共縮聚，用共縮聚法制備了改性SBA-15介孔分子篩CH3-SBA-15、C8H17-SBA-15和C16H33-SBA-15。經(jīng)IR、XRD表征發(fā)現(xiàn)共縮聚法制備的疏水性SBA-15具有較好的有序孔道結(jié)構(gòu)，而且有機(jī)基團(tuán)已很好的引入到SBA-15。
　　2.利用自制

3、改性SBA-15與PDMS、交聯(lián)劑、催化劑共混制備了疏水性SBA-15/PDMS滲透汽化雜化膜。通過(guò)對(duì)制膜條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了雜化膜中各反應(yīng)物之間的質(zhì)量關(guān)系為PDMS：TEOS：DBTL=35：10：1。
　　3.通過(guò)考察不同改性分子篩的不同填充量，確定了雜化膜的成膜性，發(fā)現(xiàn)C16H33-SBA-15的填充量最大，為30%。以填充10%C16H33-SBA-15的雜化膜為研究對(duì)象，從浸泡溫度、乙醇濃度和分子篩填充量方面對(duì)雜化膜的溶

4、脹性能進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：在6%濃度的乙醇/水溶液中，雜化膜的溶脹度隨溫度的升高而增大；控制浸泡溶液溫度為323K時(shí)，雜化膜的溶脹度在純水中接近0，隨著浸泡液乙醇濃度的增加，在0-12%范圍內(nèi)，溶脹度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；在同一溫度同一濃度下，雜化膜的溶脹度隨C16H33-SBA-15分子篩填充量增加有所增大。由于此類(lèi)雜化膜對(duì)乙醇/水的溶脹性均較小，在0.06g/g以下，因此適宜進(jìn)行乙醇/水的分離實(shí)驗(yàn)。利用SEM對(duì)雜化膜的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，觀察到

5、膜表面平滑，分子篩均勻分散于膜上。
　　4.對(duì)雜化膜在分離乙醇/水體系中的滲透汽化性能進(jìn)行了初步研究。考察了料液溫度、料液濃度、填充分子篩種類(lèi)及無(wú)機(jī)含量等操作條件對(duì)分離乙醇含量6%-12%的水溶液分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)溫度為323K、料液濃度為9%時(shí)滲透汽化性能最好。在此條件下，填充10%C16H33-SBA-15雜化膜分離因子為7.52，分別比10%CH3-SBA-15、10%C8H17-SBA-15的雜化膜提高了272%和24%