探索渗透汽化透醇膜制备及乙醇水体系的分离研究

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1、江南大学硕士学位论文渗透汽化透醇膜制备及乙醇/水体系的分离研究姓名：施璇申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：顾瑾20080701摘要摘要在生物发酵制备燃料乙醇的过程中，需要将发酵液中的低浓度乙醇及时分离出来，以维持发酵的连续进行。传统的分离方法主要为蒸馏法，能耗较高、投资大、经济效益低等不足。渗透汽化是一种新型的膜分离技术，在分离恒沸物、近沸物和共沸物等体系具有特别的优势，在低浓度乙醇水溶液的分离中也有着广泛的应用前景。本文制备了疏水性silicalite．1颗粒，测定了其粒径分布，结果表明：合成的silicali

2、te．1微粒的粒径为0．973}

3、m。首先考察了聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的优化条件及渗透汽化分离乙醇／水体系的性能研究。然后以聚丙烯腈㈣超滤膜作为支撑层，将silicalite．1颗粒与PDMS和聚醚嵌段聚酰胺(PEBA)共混后，分别制备了填充疏水性silicalite．1微粒的PDMS平板复合膜(PDMS／silicalite．1)以及PEBA平板复合膜(PEBA／silicalite．1)。利用PDMS／silicalite．1复合膜对低浓度乙醇／水溶液进行了渗透汽化分离实验。考察了silicalite一1质量百

4、分含量、料液温度以及浓度对渗透汽化性能的影响。实验结果表明：PDMS／silicalite一1膜分离乙醇／水体系的渗透汽化性能明显优于纯PDMS膜。随着膜内silicalite．1质量百分含量的增加，渗透通量先上升而后下降，在添加量达到2wt％时，渗透通量和透过液中乙醇浓度均达到最大值，分别为16459／m2h，30．3wt％。随着温度的升高，渗透通量与分离因子皆呈上升趋势，而且温度与渗透通量的关系符合Arrhenius方程；随着料液浓度的增加，渗透通量逐渐增大，而分离因子则先缓慢增加，最后基本保持不变。利用PEBA／s

5、ilicalite．1复合膜对低浓度乙醇／水溶液进行了渗透汽化分离实验。考察了silicalite．1质量百分含量、料液温度以及浓度对填充的PEBA膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明，以上三个因素对PEBA膜的影响趋势与PDMS膜基本相同。虽然PEBA／silicalite．1膜在渗透通量和分离因子上均比PEBA膜有很大的改善，但是不论渗透通量还是分离因子，PDMS膜均优于PEBA膜。关键词：渗透汽化；PDMS；PEBA；silicalite．1微粒；乙醇／水体系abstractAbstractItiSveryimpor

6、tanttorecoverethan01fromfermentationbrothstoensure也econtinuous血elethan01production．DistillationiSthemostprevalentmethodsthatseparateethanolfromwater,butitsurfersfromhi曲engrgyconsumption,greatinstallationcostandpooreconomicperformance．Pervaporation(PⅥisanewmembran

7、eseparationtechniquetoseparateliquidmixtures，whichbasedonthemembrane’Sdifferentselectivitytowardsthevariouscomponentsinthemixture，especiallyintheuseoftheseparationofhomogeneousmixturessuchasazeotropic，closing-boilingandisomericmix'lures，whicharedifficulttoseparat

8、ebyconventionalmethods．Inthispaper，firstly，theoptimizingconditionsofPVperformanceofpolydimethysiloxane(PDMS)membranewerestudied。皿1ediameterofthepreparedsilicalite-1particlesis0．973Bm，thentheywereincorporatedintopolydimethysiloxane(PDMS)andpolyetherblockamide(PEBA

9、)toformplatmembranes，谢tllpolyacrylonitrileultrofiltrationmembraneasasupportinglayer．AllthePDMS／silicalite一1membranesshowedpreferentialselectivitytowardsethanol