PMPhS滲透蒸發(fā)膜脫除水中苯的實(shí)驗(yàn)研究及理論計(jì)算.pdf

1、滲透蒸發(fā)作為新型的液體混合物分離技術(shù),在脫除水中少量揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)方面具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景.滲透蒸發(fā)過(guò)程效率高低主要取決于滲透蒸發(fā)膜性能的優(yōu)劣,選擇具有良好滲透蒸發(fā)分離性能的專(zhuān)用性膜材料是滲透蒸發(fā)研究的一個(gè)重要方面.滲透蒸發(fā)過(guò)程傳遞機(jī)理和模型的研究對(duì)于滲透蒸發(fā)膜的研制和過(guò)程優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義.該研究從溶解度參數(shù)、化學(xué)結(jié)構(gòu)等角度出發(fā),選擇PMPhS作為滲透蒸發(fā)脫除水中苯的專(zhuān)用性膜材料,制備出苯基含量分別為5.48％和

2、20％的108-1型和JHG-GT-1型PMPhS膜,并對(duì)苯基含量、溶劑、交聯(lián)劑和催化劑的用量對(duì)膜的制備和膜性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和討論.采用多種方法對(duì)膜的物理及化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行分析和表征.采用FT-IR分析膜表面的官能團(tuán);通過(guò)XPS分析得到膜面元素組成;通過(guò)接觸角測(cè)量獲得膜對(duì)液體的親和程度;采用SEM觀察膜表面形態(tài);通過(guò)AFM分析獲得膜表面的粗糙度信息;通過(guò)XRD測(cè)得膜的結(jié)晶度.分別考察了進(jìn)料溫度、Re、膜下游側(cè)壓力和原料液濃度對(duì)兩

3、種膜總通量、組分通量、分離因子以及PSI的影響.實(shí)驗(yàn)中108-1型膜和JHG-GT-1型膜的分離因子分別可以達(dá)到2862和4220,總通量可以達(dá)到98和293g/m<'2>·h.PMPhS膜,由其是JHG-GT-1型膜,可以有效脫除水中的少量苯,獲得比文獻(xiàn)中用到的膜更優(yōu)良的分離效果.以溶解-擴(kuò)散模型為基礎(chǔ),建立了滲透蒸發(fā)分離過(guò)程的完全可預(yù)測(cè)性模型,并將計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較.溶液中組分的活度α<,i><'l>由原始的UNIFAC模型計(jì)算

4、,聚合物中的活度α<,i><'m>由改進(jìn)的UNIFAC模型計(jì)算.根據(jù)溶解平衡采用最小二乘法逼近目標(biāo)函數(shù)∑(α<,i><'l>-α<,i><'m>)<'2>,得到組分在膜上表面的體積分?jǐn)?shù).擴(kuò)散系數(shù)通過(guò)Fujita自由體積理論確定.在溫度小于330K,濃度小于0.0013g苯/g水的情況下,苯的通量相對(duì)誤差的絕對(duì)值在54％以?xún)?nèi).溫度升高濃度增大時(shí),苯通量的相對(duì)誤差增大.水通量的相對(duì)誤差隨溫度及料液濃度變化產(chǎn)生的變化不明顯.通量和分離因子的計(jì)