優(yōu)先透醇滲透汽化膜的制備及對(duì)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(fù)合滲透汽化分離膜。用該復(fù)合膜對(duì)低濃度的乙醇/水溶液進(jìn)行了滲透汽化分離實(shí)驗(yàn),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(duì)滲透汽化分離性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)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(fù)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(fù)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(fù)合膜具有良好的機(jī)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(fù)合膜的滲透汽化分離性能可以在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。
　　 本論文還采用響應(yīng)曲面方法優(yōu)化了填充改性二氧化硅納米粒子的PDMS/CA復(fù)合膜的制備條件。影響填充復(fù)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(shí)驗(yàn)考察了上述三個(gè)變量對(duì)復(fù)合膜分離因子的主要影響、二次影響和互交影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三個(gè)變量對(duì)膜的分離因子均有很大影響,具

4、體順序?yàn)?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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計(jì)軟件Design-Expert7.1.4,建立了三個(gè)變量與響應(yīng)之間的回歸方程模型,并用另外4組實(shí)驗(yàn)對(duì)方程進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)回歸方程,求得在本實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),填充復(fù)合膜的最大分離因子為11.4