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改性壳聚糖膜渗透蒸发分离乙二醇和水混合物的研究

胡昌来  
【摘要】: 渗透蒸发作为新型的液体混合物分离技术,在有机物脱水分离方面具有突出的技术优势和良好的应用前景。渗透蒸发过程效率的高低主要取决于渗透蒸发膜性能的优劣,选择具有良好渗透蒸发分离特性的膜材料是渗透蒸发研究的核心内容之一。 本研究从溶解度参数、化学结构、亲疏水平衡理论、乙二醇和水分子的理化性质差异等角度出发,选用壳聚糖(CS)和聚丙烯酸(PAAc)作为膜材料制备壳聚糖/聚丙烯酸聚电解质复合物膜。并采用丝光沸石作为填充剂,制备填充改性的聚电解质复合物膜。 采用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)和机械性能测试等多种表征方法对膜的结构形态和物理化学性质进行分析和表征。分析膜材料特性与其分离性能之间的联系。 研究了壳聚糖/聚丙烯酸聚电解质复合物膜和丝光沸石填充聚电解质复合物膜渗透蒸发分离乙二醇和水混合物的分离性能。考察了聚丙烯酸含量和丝光沸石填充量对膜渗透蒸发性能和溶胀吸附性能的影响。并考察了渗透蒸发过程操作条件(原料液浓度、温度、流速)对膜分离性能的影响。实验结果表明,当聚丙烯酸含量为40wt%时,壳聚糖/聚丙烯酸聚电解质复合物膜分离乙二醇浓度为80wt%的乙二醇水混合物时的总渗透通量为216g/(m2h),分离因子为105,原料液温度为70oC,原料液流速为100L/h,下游侧压力约为0.67kPa。加入丝光沸石后,聚电解质复合物膜的分离性能得到了改善,分离因子显著增加而渗透通量稍微减小。当丝光沸石含量为4wt%时,分离乙二醇浓度为80wt%的乙二醇水混合物时的总渗透通量为165g/(m2h),分离因子为258。


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