含醚氧基團(tuán)共混膜的丁醇-水滲透汽化性能研究.pdf

1、作為一種新型高級(jí)生物燃料，生物丁醇在替代汽油燃料方面比乙醇更具優(yōu)勢。生物丁醇主要通過ABE發(fā)酵法生產(chǎn)，但丁醇對發(fā)酵菌種具有毒性，抑制其活性，影響生產(chǎn)效率。采用滲透汽化膜分離技術(shù)與ABE發(fā)酵耦合，可連續(xù)快速移出發(fā)酵產(chǎn)物，減少其對微生物的抑制作用，從而有效提高發(fā)酵產(chǎn)率和整個(gè)過程的經(jīng)濟(jì)性。高滲透通量和高選擇性滲透汽化膜的研究和制備，是ABE發(fā)酵-滲透汽化耦合工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵之一?；谌芙鈹U(kuò)散理論，含聚氧乙烯結(jié)構(gòu)的聚合物(PEO或PEG

2、)是有潛力的丁醇滲透汽化分離膜材料。本文采用活性負(fù)離子聚合方法合成PE-b-PEO嵌段共聚物，以PEG和PEO為添加劑制備共混膜，研究其丁醇/水滲透汽化分離性能，結(jié)論如下:
　　(1)采用單體活化順序負(fù)離子聚合方法合成PB-b-PEO嵌段共聚物，并對環(huán)氧乙烷聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:當(dāng)[Al]/[Li]較小時(shí)([Al]/[Li]=6)，環(huán)氧乙烷的動(dòng)力學(xué)曲線中存在明顯的誘導(dǎo)期;隨著[Al]/[Li]增大（[Al]/[Li]

3、=10和14），誘導(dǎo)期受到抑制，聚合反應(yīng)速率增大。將PB-b-PEO嵌段共聚物進(jìn)行常壓非催化加氫，成功制備了PE-b-PEO嵌段共聚物，并用凝膠滲透色譜(GPC)、氫核磁共振譜(1H-NMR)以及傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等方法對嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。
　　(2)以PE-b-PEO嵌段共聚物為膜材料，分別以PEG1500和PEO4，000，000為添加劑，通過溶劑揮發(fā)法制備共混均質(zhì)膜，研究其丁醇/水滲透汽化分離性能。隨

4、著聚氧乙烯類添加劑含量的增加，共混膜的滲透通量和分離系數(shù)均增大。添加劑含量相同時(shí)，PEPEO/PEO共混膜的滲透汽化性能優(yōu)于PEPEO/PEG共混膜。采用PEPEO/PEO-30共混膜，研究了原料液濃度及操作溫度對丁醇/水滲透汽化分離性能的影響。結(jié)果表明，隨著原料液濃度的增大，共混膜的滲透通量呈線性增大，分離系數(shù)減小。隨著操作溫度的升高，共混膜的滲透通量和分離系數(shù)均增大，且丁醇和水的滲透通量與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程，丁醇滲