基于酚醛樹脂的分離膜制備及其分離性能研究.pdf

1、燃料乙醇作為一種生物質(zhì)可再生能源日益受到人們重視。從現(xiàn)有技術(shù)旁看，由生物發(fā)酵-蒸餾濃縮制造的乙醇作為燃料使用還存在成本過(guò)高的問(wèn)題。其主要問(wèn)題是傳統(tǒng)的蒸餾濃縮法能耗過(guò)高。滲透汽化膜分離技術(shù)具有無(wú)污染、低能耗、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)性能好、應(yīng)用前景廣闊的分離技術(shù)。 本論文以一種熱固性磺化Resol-Novalak共聚酚醛樹脂（PF／SPF）為膜材料，α—Al<,2>O<,3>多孔管式膜為支撐體，制備了用于水醇分離的滲透汽化復(fù)合膜

2、。考察了磺化共聚酚醛樹脂在50Wt％乙醇含量水溶液中的溶脹度，隨著PF／SPF中SPF含量的增加，樹脂親水性增強(qiáng)。制備了由不同比例熱固性Resol型酚醛預(yù)聚物（PF）和磺化Novalak型酚醛預(yù)聚物（SPF）共聚而成的磺化共聚酚醛樹脂復(fù)合膜，測(cè)定了復(fù)合膜對(duì)乙醇／水溶液的滲透汽化分離性能。當(dāng)PF／SPF＝7／3（質(zhì)量比）時(shí)，復(fù)合膜對(duì)75℃下90Wt％乙醇含量的乙醇／水溶液的滲透通量為180g·m<'-2>·h<'-1>，分離系數(shù)α<,H2

3、O/EtOH>為65。初步研究了測(cè)試條件對(duì)膜分離性能及穩(wěn)定性的影響。 本文還利用親水性納米粒子──對(duì)苯酚磺酸（p-PS）接枝炭黑對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行改性。用過(guò)氧化氫氧化炭黑以后，通過(guò)對(duì)苯酚磺酸（p-PS）羥基鄰位的活潑氫與氧化炭黑的接枝反應(yīng)，在炭黑表面導(dǎo)入親水性基團(tuán)。研究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溶劑對(duì)反應(yīng)的影響，并利用TEM、分散穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)等手段考察了改性炭黑的有關(guān)性能。結(jié)果表明本文的改性方法可顯著提高炭黑的親水性。將制得的親水性炭黑涂在α-A

4、l<,2>O<,3>支撐體表面，再在預(yù)處理過(guò)的支撐體上涂敷PF／SPF膜可提高復(fù)合膜的分離性能，75℃對(duì)90Wt％乙醇含量的乙醇／水溶液的滲透通量為96g·m<'-2>·h<'-1>，α<,H2O/EtOH>為204。 最后，本文試制了以磺化共聚酚醛樹脂為前驅(qū)體的炭膜，安裝并調(diào)試了氣體分離測(cè)試裝置。25℃，0.1MPa下制得炭膜對(duì)CO<,2>／N<,2>和He／N<,2>的分離系數(shù)分別為1.08和3.17，稍大于相對(duì)應(yīng)的努森擴(kuò)散