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中空纤维复合膜回收正庚烷的研究

张妍  
【摘要】:有机蒸汽是许多工业部门排放气中最严重的污染物之一。本文以配制的正庚烷、氮气混合气模拟有机蒸汽、空气混合体系,采用中空纤维气体膜分离技术对其进行分离,合成了具有较高分离性能的中空纤维复合膜,确定了不同种膜的最佳操作条件,研究了制膜条件和操作条件对膜分离性能的影响。 首先,采用浸渍涂敷法制备了以中空纤维为基膜和硅橡胶为涂层的复合膜,研究了有机蒸汽在复合膜中的渗透行为,讨论了PDMS浓度、催化剂用量、交联剂用量等因素对复合膜分离性能的影响,确定了几种复合膜适宜的制膜条件,其中甲基硅油/PS-1膜,硅橡胶、胶联剂、催化剂、溶剂之比为18:5:2:75时为最佳,得到正庚烷的通量为1.17E-07 mol/(m2.s.Pa),分离因子为113,在所制的几种复合膜中性能最好。 其次,对中空纤维基膜进行热处理改性的研究,发现对于以截留分子量为3万-5万的聚砜为基膜,PTV-107胶为涂层的膜,热处理温度为353.2K,热处理时间为10分钟时分离性能最佳,在一定操作条件下,得到正庚烷的通量为8.16E-07 mol/(m~2.s.Pa),分离因子为310.14;以聚偏氟乙烯为基膜,PTV-107胶为涂层的膜,热处理温度为393.2K,热处理时间为12分钟时性能最佳,得到正庚烷的通量为1.94E-06 mol/(m2.s.Pa),分离因子为445.6。 最后,考察了原料气流速、原料气压力和透过气中有机蒸汽含量等操作条件对复合膜气体分离性能的影响,确定了最佳的操作条件。对于RTV-107/PS-2复合膜,在原料气压力为0.4MPa,原料气流量为500ml/min,原料气中正庚烷浓度为4.9wt%,透过侧压力为3.2kPa,操作温度为303.2K的条件下得到正庚烷的通量为8.16E-07 mol/(m~2.s.Pa),分离因子为310.14。对于RTV-107/PVDF复合膜,在原料气压力为0.4MPa,原料气流量为600ml/min,原料气中正庚烷浓度为4 wt%,透过侧压力为6.8kPa,操作温度为303.2K的条件下得到正庚烷的通量为2.16E-06 mol/(m2.s.Pa),分离因子为482.39。对于甲基硅油/PS-1复合膜,在原料气压力为0.4MPa,原料气流量为700ml/min,原料气中正庚烷浓度为4 wt%,透过侧压为3.2kPa,操作温度为303.2K时得到正庚烷的通量为1.21E-06 mol/(m2.s.Pa),分离因子为253.7。


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