硅基分離膜的制備、表面改性及醇-水分離性能評價(jià).pdf

1、基于生物乙醇在滲透蒸發(fā)膜分離工藝中應(yīng)用親醇、親水膜的背景，本文以多孔α-A12O3為載體，設(shè)計(jì)并制備了magadiite親水膜和silicalite-1親醇膜。并研究了表面修飾，化學(xué)氣相沉積功能性膜層對兩類膜層在生長和分離性能上的影響。利用滲透蒸發(fā)膜分離工藝，通過改變料液種類、組成和溫度等工藝參數(shù)，評價(jià)了magadiite親水膜和silicalite-1親醇膜的醇/水分離性能。
　　通過異相界面引入，在多孔α-Al2O3載體上水熱

2、合成出片狀結(jié)晶的magadiite擔(dān)載膜（P-magadiite膜），膜層排列致密，晶粒尺寸約5μm。而未加入α-Al2O3載體所合成的magadiite為花椰菜狀，尺寸大小約15μm。在相同的水熱條件下，引入異相界面改變了magadiite的晶體形貌和晶粒大小，而相組成仍為magadiite單一相組成。P-magadiite膜其特有的層狀結(jié)構(gòu)和豐富羥基，在滲透蒸發(fā)膜分離中表現(xiàn)出良好的親水、脫醇性。對75、80、85、90、95wt.％

3、的高濃度的乙醇水溶液的滲透通量和分離系數(shù)最大值分別為2.31kg·m-2·h-1和3.47。氣相沉積PDMS對P-magadiite膜起到了疏水改性的效果，沉積PDMS后對5、10、15、20、25wt.%的低濃度的乙醇水溶液的滲透通量和分離系數(shù)最大值分別為1.63kg·m-2·h-1和1.55，說明化學(xué)沉積PDMS可實(shí)現(xiàn)P-magadiite膜的親水性向疏水性轉(zhuǎn)變。
　　利用水熱工藝合成silicalite-1擔(dān)載膜的過程中，首

4、先在α-A12O3載體表面涂覆高分子膜層作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，導(dǎo)向膜層種類包括親水性高分子殼聚糖、聚乙烯醇和疏水性的玉米醇溶蛋白（zein）等，從而實(shí)現(xiàn)了silicalite-1分子篩膜晶體的優(yōu)先取向生長。聚乙烯醇，殼聚糖和zein導(dǎo)向合成的沸石膜層厚約24、31、23μm，且膜厚隨涂覆次數(shù)的增加而增大。在293K條件下，N2的滲透通量分別為9.5×10-9、1.07×10-8、9.85×10-9mol·s-1·m-2·Pa-1。所制備的優(yōu)先

5、取向沸石膜層致密、平整，在滲透蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較高的乙醇/水分離系數(shù)和較低的滲透通量（分離系數(shù)α分別為3.53、2.33、3.17，滲透通量 J分別為1.38，3.02和1.55kg·m-2·h-1）。三種膜均表現(xiàn)為α隨料液溫度和料液濃度的增大而減小，而J隨溫度和濃度的增大而增大。其中以PVA為修飾劑合成silicalite-1沸石分子篩膜隨料液濃度的升高表現(xiàn)出較穩(wěn)定的滲透蒸發(fā)性能。對 PVA修飾劑合成的silicalite-1沸石分子