渗透气化法分离水-乙醇混合物——选择溶解与渗透气化的关系

本文对热交联,氢氧化钠交联及辐射交联聚乙烯醇膜的溶胀行为进行了研究。整个选择性渗透过程被分解成选择溶解和选择扩散两部分。本文定义了选择溶解因子和选择扩散因子,用以评价上述两部分各自对渗透气化过程的贡献。     

用于渗透气化法分离水—乙醇混合物的含离子膜

合成了乙烯醇和顺丁烯二酸的交替共聚物,并制成膜,使其与BaCl_2,CaCl_2,SrCl_2及CuSO_4的水溶液反应。将反应产物—含离子聚合物膜用于渗透气化法分离乙醇-水混合物。结果表明,离子膜在渗透速率及分离系数两方面均好于纯聚合物膜。在以上四种离子膜中,含Ba~(2 )离子膜的性能最好,这表明Ba~(2 )离子不仅使膜更加亲水,增加了对水的溶解度,而且由于Ba~(2 )离子引起聚合物分子链间的交联,而使膜变得更加致密,从而提高了膜的分离系数。     

渗透汽化分离苯—乙醇混合物

以甲基硅橡胶及甲基丙烯酸十二酯－甲基丙烯酸异丁酯的共聚物共为膜材料，以聚丙烯睛多孔膜为底膜制成复合膜，对苯－乙醇混合物进行渗透汽化分离。考察了膜材料的组成、分离温度、原料液组分等因素对膜性能的影响。     

聚乙烯醇辐照交联共聚物渗透气化分离膜

研究了聚乙烯醇(PVA)与丙烯酰胺丙烯酸钠共聚物(PcoAANa)的辐照交联共聚物膜用于水-乙醇混合物的渗透气化分离,随着PcoAANa在共聚物中的含量由0%上升到35%,透量及分离系数同时增大,膜材料对混合物中水及乙醇的选择性溶解,对渗透气化过程起重大影响。求出了水、乙醇及其混合物的表现透过活化能.水,乙醇和混合物的平均扩散系数在水含量为40%时出现极大值。     

二丙酮丙烯酰胺共聚物膜用于渗透汽化法分离乙醇—水混合物

为将稀薄的乙醇水溶液浓缩,传统的蒸馏方法不能避免乙醇-水的共沸,能耗也很大。渗透汽化法克服了蒸馏法的这两个缺点,有希望成为分离乙醇水溶液的较为理想的方法。 作为水优先透过膜材料,有聚乙烯醇、磺化聚苯乙烯、聚丙烯腈、醋酸纤维素、聚乙烯亚胺、阴、阳离子交换膜阴、阳离子性多糖类、聚丙烯酸等及各种共聚物和共混     

聚乙烯醇－g－聚丙烯酸膜用于渗透气化法分离乙醇－水的研究

合成了聚乙烯醇－ｇ－聚丙烯酸接枝聚合物（ＰＶＡ－ｇ－ＰＡＡ），分别用ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＣｌ的乙醇－水溶液处理ＰＶＡ－ｇ－ＰＡＡ膜。发现离子膜用于乙醇－水的渗透气化分离可以大幅度提高分离系数，特别是用ＫＯＨ处理，分离系数可达４００。     

用聚丙烯磺酸盐膜渗透蒸发分离乙醇／水混合物的研究

通过聚丙烯膜进行非均相氯磺化反应,对其产物进一步水解和离子交换,得到具有不同反离子的聚丙烯磺酸盐膜。应用渗透蒸发法进行乙醇/水混合物的分离。研究了反离子的种类、膜离子交换容量、混合液的组成、膜厚度和实验温度等对该分离膜的分离特性(即分离系数和通量)的影响。并用X射线衍射法和扫描电子显微镜研究了膜结构和形态。     

聚苯基喹噁啉膜对有机液体混合物的渗透气化性能

研究了聚苯基喹噁啉[PPQ(B)]及聚苯基单醚喹噁啉[PPQ(E)]膜对水/乙醇、水/异丙醇、甲苯/乙醇和苯/环已烷等液体混合物体系的渗透气化特性。发现PPQ(B)、PPQ(E)膜水/乙醇及水/异丙醇混合物而言,均属水优先透过型。PPQ(E)膜在70℃下,对水/异丙醇(6.3/93.7wt%)混合液的分离系数α_(w/p)达127。实验结果还表明,PPQ(B)膜对甲苯/乙醇及苯/环已烷混合液的渗透气化分别为甲苯及苯优先透过型。对以上实验结果从理论上进行了探讨。     

磺化聚乙烯中空纤维离子交换膜渗透汽化分离异丙醇/水混合液研究

离子交换膜作为醇/水和其他有机水溶液的渗透汽化分离膜有很好的选择性^[1-3]。其中尤以磺化聚乙烯离子交换膜最为显著。用磺化聚乙烯离子膜分离恒沸组成的异丙醇/水和乙醇/水(85:15wt%)混合物^[4]、近恒沸组成的二氧六环/水混合物^[5],透过物中水含量大于99%,而且保持了较高的渗透通量。但上述实验均使用的平板型膜,大型平板膜组件的加工制造昂贵而困难,况且膜在分离运行过程中会随料液浓度的变化发生溶胀与收缩,使固定的平面膜起皱在收缩时又可能被拉破。为了提高单位组件内的膜面积(中空纤维组件的膜装填密度为平板式的60-100倍),发展中空纤维型膜及其组件势在必行。本文首次报道磺化聚乙烯中空纤维阳离子交换膜对异丙醇/水的渗透汽化性能。     

PREPARATION OF PVA/PAN PERVAPORATION COMPOSITE MEMBRANES AND THEIR SEPARATION PROPERTIES

制备了活性层厚度为１～１０μｍ的ＰＶＡ／ＰＡＮ渗透汽化复合膜并将其用于乙醇水混合物的分离。实验结果表明，热处理条件对复合膜的分离选择性、渗透通量及分离指数具有明显影响。确定了最佳热处理条件。     

磺化聚乙烯离子交换膜渗透汽化分离二氧六环／水混合物研究

本文用非均相光化学氯磷化反应制得了亲水的耐有机溶剂耐酸碱的磺化聚乙烯离子交换膜．膜截面离子基因密度与反应程度有关．该膜对近恒沸组成的二氧六环／水混合液显示出很高的渗透汽化分离系数和透过速率．研究了对离子、离子交换容量、料液浓度和温度对分离性能的影响．通过膜内水合离子形成“水通道”模型讨论了渗透机理．膜内离子基团密度估计及水的表观渗透活化能的大小支持“水通道”的存在．     

酯化交联聚乙烯醇膜用于渗透气化法分离EtoH／H2O的研究

合成了一系列磷酸和二元羧酸酯化交联改性的聚乙烯醇(PVA)膜,研究了它们用于水-乙醇混合液的渗透气化分离规律。磷酸改性的PVA膜具有较大的通量,当料液浓度为50%时,通量可达1200g/m~2·hr.,分离系数α_(H_2O/EtOH)=10。丙二酸改性PVA膜在料液浓度为50%时,通量可达800g/m~2·hr.,且α_(H_2O/EtOH)=18。并作了这两种膜的通量和分离系数随料液浓度的变化曲线。草酸交联的PVA膜具有较高的分离系数,但通量很小。求出了水、乙醇及总的表现渗透活化能。     

PPESK纺丝液相分离行为与气体分离膜结构性能的关系

以含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜酮(PPESK)为制膜材料纺制了中空纤维气体分离膜,通过浊点滴定和线性浊点关联式(LCP关系式)计算,对PPESK三元纺丝液体系的相分离行为进行了研究,得到了PPESK三元纺丝液体系相图的相平衡曲线;并由PPESK/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/γ-丁内酯(GBL)和PPESK/DMAc/丙酸(PA)体系相分离数据计算了PPESK的θ溶剂中GBL和PA与DMAc的比例.结果表明,在PPESK/DMAc/PA和PPESK/DMAc/H2O体系中,浊点滴定实验得到的相平衡曲线与依据LCP关系式计算得到的相平衡曲线吻合;体系热力学性质稳定的纺丝液体系易于制备出结构致密、选择性高的中空纤维气体分离膜;非溶剂添加剂(NSA)/DMAc混合溶剂的θ组成对膜性能有至关重要的影响,NSA/DMAc高于θ组成时,膜性能发生突变,NSA/DMAc低于θ组成时,制得的膜性能良好;力学性能测试表明PPESK中空纤维膜具有良好的机械强度.     

醇／水混合液分离用聚乙烯醇复合膜的渗透汽化特性

制备了聚乙烯醇（ＰＶＡ）／聚丙烯睛（ＰＡＮ）渗透汽化复合膜，研究了交联剂用量、底膜结构、进料液组成、操作温度等因素对膜的渗透汽化性能的影响．发现ＰＶＡ／ＰＡＮ复合膜对水／醇混合液表现为水优先透过，进料液中乙醇浓度在６０～９９ｗｔ％的范围内，渗透通量Ｊｔ与温度之间符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系，选择分离系数αＷ／Ｅ也随温度上升而增大．进料液为９５ｗｔ％的乙醇／水混合液时，７５℃下Ｊｔ高达３００～４５０ｇ／ｍ２ｈ，αＷ／Ｅ为８００～１１００．对异丙醇／水、异丁醇／水及甘油／水混合体系，复合膜显示出更为优秀的透过、分离性能．就膜的化学、物理结构与其渗透汽化性能间的关系进行了讨论．