優(yōu)先透醇滲透汽化膜的制備及對乙醇-水混合物分離的研究.pdf

1、本論文以醋酸纖維素(CA)微濾膜為支撐層,聚二甲基硅氧烷(PDMS)為膜材料,硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性二氧化硅納米粒子為添加劑,制成了填充改性二氧化硅納米粒子的PDMS/CA平板復合滲透汽化分離膜。用該復合膜對低濃度的乙醇/水溶液進行了滲透汽化分離實驗,考察了改性二氧化硅納米粒子添加量、硅烷偶聯(lián)劑添加量、料液濃度和料液溫度對滲透汽化分離性能的影響。
　　 實驗結(jié)果表明,所制備的膜均具有優(yōu)先滲透乙醇的功

2、能。填加改性二氧化硅納米粒子可以有效提高復合膜的滲透汽化性能。隨著改性二氧化硅納米粒子添加量的增加,復合膜滲透通量明顯增大并維持在一定范圍之內(nèi),分離因子先增大后減小。隨著硅烷偶聯(lián)劑KH-550添加量的增加,滲透通量減小,分離因子先增大后減小。料液濃度升高,填充膜溶脹度增加,滲透通量增加,分離因子減小。料液溫度升高,滲透通量增大而分離因子減小。填充改性二氧化硅納米粒子的PDMS/CA復合膜具有良好的機械性能,在料液溫度為40℃、料液濃度為

3、10 wt％的乙醇溶液中,填充復合膜的滲透汽化分離性能可以在一定時間內(nèi)保持穩(wěn)定。
　　 本論文還采用響應曲面方法優(yōu)化了填充改性二氧化硅納米粒子的PDMS/CA復合膜的制備條件。影響填充復合膜滲透汽化性能的主要制備條件有二氧化硅納米粒子的添加量、PDMS溶液濃度和KH-550與二氧化硅質(zhì)量比。本實驗考察了上述三個變量對復合膜分離因子的主要影響、二次影響和互交影響。
　　 實驗結(jié)果表明,三個變量對膜的分離因子均有很大影響,具

4、體順序為:PDMS溶液濃度>(KH-550與二氧化硅質(zhì)量比)2>KH-550與二氧化硅質(zhì)量比>(二氧化硅納米粒子的添加量)2>(PDMS溶液濃度)2>二氧化硅納米粒子的添加量>PDMS溶液濃度×KH-550與二氧化硅質(zhì)量比。根據(jù)20組實驗數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計軟件Design-Expert7.1.4,建立了三個變量與響應之間的回歸方程模型,并用另外4組實驗對方程進行了驗證。根據(jù)回歸方程,求得在本實驗條件范圍內(nèi),填充復合膜的最大分離因子為11.4