渗透汽化透醇膜制备及乙醇/水体系的分离研究
【摘要】：
在生物发酵制备燃料乙醇的过程中,需要将发酵液中的低浓度乙醇及时分离出来,以维持发酵的连续进行。传统的分离方法主要为蒸馏法,能耗较高、投资大、经济效益低等不足。渗透汽化是一种新型的膜分离技术,在分离恒沸物、近沸物和共沸物等体系具有特别的优势,在低浓度乙醇水溶液的分离中也有着广泛的应用前景。
本文制备了疏水性silicalite-1颗粒,测定了其粒径分布,结果表明:合成的silicalite-1微粒的粒径为0.973μm。
首先考察了聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的优化条件及渗透汽化分离乙醇/水体系的性能研究。然后以聚丙烯腈(PAN)超滤膜作为支撑层,将silicalite-1颗粒与PDMS和聚醚嵌段聚酰胺(PEBA)共混后,分别制备了填充疏水性silicalite-1微粒的PDMS平板复合膜(PDMS/silicalite-1)以及PEBA平板复合膜(PEBA/silicalite-1)。
利用PDMS/silicalite-1复合膜对低浓度乙醇/水溶液进行了渗透汽化分离实验。考察了silicalite-1质量百分含量、料液温度以及浓度对渗透汽化性能的影响。实验结果表明: PDMS/silicalite-1膜分离乙醇/水体系的渗透汽化性能明显优于纯PDMS膜。随着膜内silicalite-1质量百分含量的增加,渗透通量先上升而后下降,在添加量达到2wt%时,渗透通量和透过液中乙醇浓度均达到最大值,分别为1645g/m2h,30.3wt%。随着温度的升高,渗透通量与分离因子皆呈上升趋势,而且温度与渗透通量的关系符合Arrhenius方程;随着料液浓度的增加,渗透通量逐渐增大,而分离因子则先缓慢增加,最后基本保持不变。
利用PEBA/silicalite-1复合膜对低浓度乙醇/水溶液进行了渗透汽化分离实验。考察了silicalite-1质量百分含量、料液温度以及浓度对填充的PEBA膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明,以上三个因素对PEBA膜的影响趋势与PDMS膜基本相同。虽然PEBA/silicalite-1膜在渗透通量和分离因子上均比PEBA膜有很大的改善,但是不论渗透通量还是分离因子,PDMS膜均优于PEBA膜。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ028.8
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