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文檔簡介
1、氣體膜分離技術(shù)具有選擇性高、能耗低、流程簡單、投資少等優(yōu)點(diǎn),技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于吸附、吸收和深冷分離等傳統(tǒng)氣體分離方法;丙烯是石油化工中的一種重要有機(jī)原料,其最大用途是生產(chǎn)聚丙烯,在聚合之前原料丙烯必須經(jīng)過脫濕。本文以丙烯脫濕氣體膜分離過程為研究對(duì)象,尋找合適的膜材料和改性方法,以提高膜的性能。 本研究采用中空纖維復(fù)合膜,選用聚砜(PS)作為多孔支撐層,聚乙烯醇(PVA)作為活性分離層,在PVA中共混聚丙烯酸(PAA)以提高其脫濕
2、性能。采用分子模擬和實(shí)驗(yàn)兩種方法,考察PVA與PAA的不同共混比例對(duì)膜結(jié)構(gòu)和分離性能的影響。 分子模擬是探索預(yù)測(cè)膜材料結(jié)構(gòu)及傳遞性質(zhì)的有效工具。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法分析了高分子膜的性質(zhì),隨著PAA含量增多,高分子膜密度變大;高分子鏈間吸引力變強(qiáng);自由體積分?jǐn)?shù)減?。徊AЩD(zhuǎn)變溫度增大。分別計(jì)算丙烯和水在膜中的吸附量和擴(kuò)散系數(shù),發(fā)現(xiàn)隨著PAA含量增多,小分子在膜中的吸附量增大,擴(kuò)散系數(shù)減小。模擬結(jié)果表明,共混改性有助于提高水分
3、子與膜的親和性以及膜對(duì)水的分離因子,滲透速率受溶解和擴(kuò)散過程共同影響,PVA與PAA的共混比例可能存在一個(gè)適宜值。 實(shí)驗(yàn)制備PVA/PS、PVA-PAA/PS中空纖維復(fù)合膜用于丙烯脫濕。隨著膜中PAA含量增多,原料氣的吸附量增加;滲透速率先增加后降低,當(dāng)PVA與PAA質(zhì)量比為1:1.2時(shí)達(dá)到最高;共混膜對(duì)水的分離因子高于PVA膜。對(duì)高分子膜進(jìn)行SEM、FT-IR、XRD及DSC表征分析,可知PVA與PAA間具有較強(qiáng)的相互作用;P
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