探析共混改性海藻酸钠复合膜用于丙烯脱湿的研究

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1、天津大学硕士学位论文共混改性海藻酸钠复合膜用于丙烯脱湿的研究姓名：贾会平申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：姜忠义20090601摘要聚合级丙烯对其水含量有苛刻的要求(<5ppm)，须采用精制的方法将原料丙烯中的微量水分除去。与传统的丙烯脱湿技术(如分子筛吸附法)相比，气体膜法脱湿技术具有在分离过程中丙烯损失较少、能耗低、环境友好等优点，因此具有更为广阔的应用前景。本研究以膜法脱湿技术脱除丙烯中微量水分为目标，以亲水性的聚阴离子电解质海藻酸钠(NaAlg)为主体膜材料，采用聚乙烯醇(PVA)和明胶(gelatin)与之共混作为活

2、性层，并以聚砜(PS)中空纤维超滤膜作为支撑层，分别制备出NaAlg．PVA／PS和NaAlg．gelatin／PSqb空纤维复合膜。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X．射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)等多种表征方法对膜的结构形态和物理化学性质进行了表征，并采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)研究了膜内的自由体积特性。本研究制备TNaAIg．PVA／PS中空纤维复合膜用于丙烯脱湿，考察了复合膜活性层共混比例、操作温度、原料气压力和流速对中空纤维复合膜分离性能的影响，并考察了不同共混比例下NaAlg．PVA共混膜的

3、吸附．扩散性能。结果表明，在PVA含量较低时，随PVA含量增加，复合膜的分离因子显著升高。在298K，原料气压力350kPa，流速200L／min，水含量0．13wt％，吹扫气压力180kPa，流速60L／min的操作条件下，NaAlg．PVA(20)／PS复合膜的分离因子达到无穷大，渗透系数达至U4657GPU，综合性能最好。而当PVA含量超过30wt％时，NaAlg和PVA之间产生明显的相分离，导致复合膜的分离性能下降。考虑到PVA与NaAlg共混虽提高了膜的选择性却以降低膜的渗透性为代价，本研究还采用含有大量羧基和氨基的具有强吸

4、水能力的gelaitn与NaAlg共混作为活性层，制备了NaAlg．gelatin／PS中空纤维复合膜用于丙烯脱湿。结果表明，随gelatin含量增加，复合膜的渗透系数和分离因子同时升高。在298K，原料气中水含量O．13wt％，压力350kPa，流速200L／min，吹扫气压力180kPa，流速60L／rain的操作条件下，NaAlg．gelatinf60)／PS复合膜的渗透系数为14744GPU，分离因子达到无穷大。关键词：气体膜分离丙烯脱湿海藻酸钠聚乙烯醇明胶共混ABSTRACTWatercontentinpolymer·gra

5、depropyleneproductionhasrigorousstandardandhence，itisofgreatsignificancetoexploreanefficienttechniquefordehumidificationofpropylenegas．Comparedwiththetraditionalmethod(e．g．absorptionwithmolecularsieve)，membrane—baseddehumidificationmethodhasmanyadvantagessuchaslowerprop

6、ylenelossinseparationprocess．10werenergycostandenvironment-benign，therefore，suchtechnologyhasfavourablepromisingapplicationprospects．Inthisdissertation，inordertoremovewaterfrompropylene，sodiumalginate(NaAlg)，ananionicpolyelectrolyte，wasselectedasthemainmembranematerial．

7、RecognizingtheunsatisfactoryselectivityofNaAlg，duetoitslargefreevolume，poly(vinylalcoh01)(PVA)andgelatinwereutilizedtoblendwithNaAlg．NaAlg-PVA／PSandNaAlg—gelatin／PScompositehollowfibermembraneswereprepared，respectively，utilizingtheblended-NaAlgmembranesastheskinlayersan

8、dpolysulfoneO's)hollowfibermembranesaSsupportlayers．Thechemicalandphysicalpropertiesofblendmembraneshadbeencha