沸石填充殼聚糖滲透蒸發(fā)膜乙醇脫水的研究.pdf

1、在生物乙醇發(fā)酵液中，由于乙醇/水共沸物的形成，提高了乙醇脫水的技術難度，傳統(tǒng)的特殊精餾存在一些固有的技術缺陷，有必要創(chuàng)新乙醇分離/脫水技術。滲透蒸發(fā)作為新型的液體混合物分離技術，在有機物脫水分離方面具有突出的技術優(yōu)勢和良好的應用前景，其能耗低、環(huán)境友好、不受氣液平衡限制等優(yōu)點決定了在乙醇脫水中將有顯著技術優(yōu)勢。 本研究選用殼聚糖(CS)為有機膜材料，HZSM5沸石為無機材料制備HZSM5沸石填充的殼聚糖膜。并通過硅烷偶聯(lián)劑3-m

2、ercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS)磺化改性HZSM5沸石表面，并制備了MPTMS改性HZSM5沸石填充的殼聚糖膜。采用FTIR、SEM、XRD、DMA、TGA和XPS等方法對膜進行了表征，嘗試探索膜材料、膜結構與膜分離性能之間的內在聯(lián)系。 通過研究HZSM5沸石填充殼聚糖膜的結構和分離性能發(fā)現(xiàn)，有機-無機相間較弱的氫鍵相互作用和殼聚糖分子鏈較強的剛性會使界面會出現(xiàn)納米級孔穴，導致膜選擇性下

3、降。降低沸石Si/Al增強氫鍵相互作用發(fā)現(xiàn)界面形態(tài)有所改善，但納米級孔穴并未完全消除。同時考察了HZSM5沸石含量及滲透蒸發(fā)過程操作條件對膜溶脹吸附和滲透蒸發(fā)性能的影響。實驗結果表明，當Si/Al為25的HZSM5沸石含量為8wt％時，膜分離乙醇濃度為90wt％的乙醇水混合物時的滲透通量為117.45g/(m2h)，分離因子為177.03，原料液溫度為80℃，原料液流速為60L/h，下游側壓力小于0.1kPa。 研究了MPTMS

4、改性HZSM5沸石填充殼聚糖膜的結構和分離性能。通過HZSM5表面-SO3H基團的引入，與殼聚糖分子鏈上的-NH3+基團形成強相互作用，實驗發(fā)現(xiàn)有機-無機界面間納米級孔穴基本消除。同時考察了MPTMS改性HZSM5沸石反應時間、沸石含量及滲透蒸發(fā)過程操作條件對膜溶脹吸附和滲透蒸發(fā)性能的影響。實驗結果表明，當Si/Al為25、反應時間為24h的MPTMS改性HZSM5沸石含量為8wt％時，膜分離乙醇濃度為90wt％的乙醇水混合物時的滲透通