用于酯化反應(yīng)—滲透蒸發(fā)耦合過程的高性能脫水膜的研究.pdf

1、乳酸乙酯作為一種極具開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景的綠色溶劑，其傳統(tǒng)脫水生產(chǎn)工藝存在脫水溫度高、能耗大、原料損耗大、費(fèi)用高等缺點(diǎn)，有必要開發(fā)具有節(jié)能降耗減排特點(diǎn)的新工藝，使其既有較高的乳酸乙酯產(chǎn)率，又能實(shí)現(xiàn)低溫度、低能耗和低成本生產(chǎn)。滲透蒸發(fā)-酯化反應(yīng)耦合工藝以其綠色、高效、節(jié)能的突出特點(diǎn)而具有重要的研發(fā)價(jià)值，滲透蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用于酯化反應(yīng)脫水體系的關(guān)鍵技術(shù)是高性能滲透蒸發(fā)脫水膜的研制。本文對用于酯化反應(yīng)-滲透蒸發(fā)耦合過程的高性能脫水膜進(jìn)行了研究。

2、 ⑴以殼聚糖（CS）為主體膜材料，制備了殼聚糖-無機(jī)雜化膜（包括CS/SiO2和CS/TiO2雜化膜）、改性殼聚糖交聯(lián)膜（q-CS/GA交聯(lián)膜）和改性殼聚糖-無機(jī)雜化膜（q-CS/TiO2雜化膜）。并采用FTIR、SEM、XRD、DMA、TG、DSC和接觸角測定等方法對制備的滲透蒸發(fā)脫水膜進(jìn)行了表征。系統(tǒng)研究了膜的溶脹吸附、滲透蒸發(fā)脫水性能和其對乳酸和乙醇酯化耦合反應(yīng)的影響。 ⑵考察了有機(jī)-無機(jī)雜化、季銨化、交聯(lián)等改性手段對

3、殼聚糖膜的物理化學(xué)性質(zhì)、形態(tài)結(jié)構(gòu)和溶脹吸附性能的影響，進(jìn)而研究了對殼聚糖膜滲透蒸發(fā)脫水性能的影響以及對酯化反應(yīng)的影響。無機(jī)納米粒子的引入、殼聚糖-NH2中取代基-（CH3）3Cl的引入以及戊二醛交聯(lián)劑的加入破壞了殼聚糖高分子間的氫鍵作用，使得膜的親水性增加，結(jié)晶度減小，滲透蒸發(fā)脫水性能得到一定提高，對乳酸和乙醇酯化反應(yīng)生成乳酸乙酯的產(chǎn)率有明顯促進(jìn)作用。使用CS/SiO2（02）、CS/TiO2（06）雜化膜、q-C S/GA（1.5）交

4、聯(lián)膜和q-CS/TiO2（06）雜化膜的酯化反應(yīng)-滲透蒸發(fā)耦合過程的乳酸乙酯產(chǎn)率分別為79.9、78.2、80.7、78.8wt.％，而使用純殼聚糖膜的耦合過程乳酸乙酯產(chǎn)率為65.5wt.％，沒有與滲透蒸發(fā)過程耦合的酯化反應(yīng)酯產(chǎn)率僅為60.8wt.％。 ⑶采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法建立了殼聚糖-SiO2雜化膜的結(jié)構(gòu)模型，研究了殼聚糖和SiO2無機(jī)粒子間的相互作用、殼聚糖-SiO2雜化膜的自由體積特性及無機(jī)粒子的加入對水和乙醇在膜中擴(kuò)