乙酸乙酯-乙醇-水共沸物渗透汽化脱水

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1、厦门大学硕士学位论文乙酸乙酯-乙醇-水共沸物渗透汽化脱水姓名：张秀华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘庆林20090501摘要乙酸乙酯是重要的工业溶剂，直接酯化法制得的乙酸乙酯粗产品中含有乙醇和水，这三者会形成各种两元或三元共沸物。若采用萃取精馏、共沸精馏等方法进行分离，流程复杂，能耗大，成本较高。渗透汽化作为一种新型的分离技术，在共沸物系、近沸物系的分离中具有突出的优势。由于产品中乙酸乙酯含量较高，且具有良好的溶解性能，本论文采用亲水材料进行乙酸乙酯一乙醇一水三元共沸物脱水，分别以阳离子型聚合物壳聚糖(CS)和非离子型聚合物聚乙烯醇(PVA)为膜材料，通过对其进行改性，制备渗透汽化

2、膜。利用红外光谱(FT-IR)，X_射线衍射fXRD)，扫描电镜(ESEM)，熟重分析(TG-DTA)，接触角分析，密度检测等手段对膜的物理化学结构进行表征，系统研究膜的溶胀吸附、扩散以及渗透汽化性能。为了提高膜的亲水性，利用强极性的亲水材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行共混，ESEM测试结果表明PVP与CS、PVA共混效果良好。实验表明，随着PVP含量的提高，膜的亲水性增强，溶胀度增加，渗透通量提高。当进料温度为25℃时，CS／PVP25／GAo．33膜的通量和分离因子分别为1033g．m-2·h-1和289；PVA2．5／PVPl．5／GAl膜的通量和分离因子分别为713g．m-2．h-1和

3、372。为了提高膜的稳定性，利用戊二醛(GA)进行交联，并对膜进行热处理。实验表明，GA交联能有效的抑制膜的溶胀，提高膜的分离因子。当进料温度为25℃时，CS／PVPlo／GAo．47膜的通量和分离因子分别为521g．m-2·h-1和1220：PVA3／PVPl／GAl．2膜的通量和分离因子为493g．m-2．h-1和812。本文还研究了料液温度对膜渗透汽化性能的影响，结果表明，随着温度升高，膜的溶胀度增大，渗透通量增加，分离因子减小。当进料温度为45℃时，CS／PVPl5／GAo．33膜的通量和分离因子分别为1297g．m-2．h-1和481；PVA3／PVPl／GAI膜的通量和分离因子分别

4、为801g．m-2·h-。和292，CS膜长时间浸泡在较高温度的溶液中，可能会被溶剂塑化。与之相比，PVA膜体现了较好的耐溶剂性。总体而言，PVA膜和CS膜都具有很好的分离性能，而且成本低廉。关键字：乙酸乙酯：渗透汽化；脱水AbstractEthylacetateisailimportantindustrialsolventandCanbeproducedviadirectetherification．Theresultantcrudeproductcontainingethanolandwaterwillformternaryazeotropes．Azeotropicdistillation

5、andextractivedistillationhavebeenusedforthepurificationofethylacetate；however,bothofthetwoprocessesaresufferingfromhighcapitalandoperatingcostsbecauseentrainersarerequired．Pervaporationisanenergyefficientprocessfortheseparationoforganicinixtures，anditisespeciallyattractivefortheseparationofazeotropi

6、candclose·boilingpointmixtures．Inthisthesis，hydrophilicmembranematerialswereusedforthedehydrationofethylacetate／ethanol／waterazeotropebypervaporation．Chitosan(cs)，akindofcationicpolymer,andpolyvinylalcohol(PVA)，akindofnonionicpolymer,wereselected懿themainmembranematerials．Bothofthemweremodifiedtoprep

7、arepervaporationmembranes．ThemembraneswerecharacterizedbyFT-IRXRD，ESEM，TG—DTA，andcontactangleanddensitymeasurements．Sorption-desorption,diffusionandpervaporationwerealsocarriedouttocharacterizetheirpe