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PDMS/PAN中空纤维复合膜用于甲醇/水的分离

段谟华  
【摘要】:膜接触器作为一种新型膜分离过程,以其投资少、能耗低、操作简单和无污染等优点,具有突出的优势和应用前景。本研究研制了以聚丙烯腈(PAN)为基膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为表面活性层的复合膜。讨论了PDMS浓度、交联剂以及催化剂用量、浸渍时间等对硅橡胶复合膜透气率的影响,确定了复合膜的适宜制膜条件范围和操作条件。 用FT-IR和SEM等方法对PAN中空纤维基膜及所制备的复合膜的结构形貌进行了分析。结果表明,活性层是由聚二甲基硅氧烷的交联反应生成的;活性层表面平整光滑,为均匀致密结构;交联剂和催化剂的用量都会影响复合膜选择层的致密程度,进而影响复合膜的分离性能。复合膜包括活性层和支撑层两部分,虽然活性层与基膜相互之间没有化学作用,但是其结合仍十分紧密。 为验证PDMS/PAN中空纤维复合膜的分离性能,采用该复合膜制备了新型膜接触器,并用于甲醇/水体系的精馏分离研究。考察了甲醇/水体系在PDMS/PAN复合膜接触器和单一PAN膜接触器中的分离效果,详细比较了两种不同膜接触器在膜形态、塔顶流出液浓度以及分离过程中的传质单元高度(HTU)值等方面的异同。结果表明,在一定的空间结构下,PDMS/PAN复合膜接触器的分离性能优于PAN膜接触器。PDMS/PAN复合膜膜结构填料得到的塔顶溜出液浓度均高于PAN膜,所需的HTU值也更低,PDMS/PAN膜分离甲醇所需的HTU值范围为7.0cm-10.1 cm,而PAN膜则在12.6cm-25.1 cm之间。


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