试析填充型醋酸纤维素膜渗透蒸发分离甲醇mtbe混合物的研究

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1、天津大学硕士学位论文填充型醋酸纤维素膜渗透蒸发分离甲醇/MTBE混合物的研究姓名：马晓聪申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：姜忠义20070601摘要渗透蒸发作为新型的液体混合物分离技术，在有机物分离方面尤其是恒沸有机混合物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。本文以甲薛／MTBE混合物为研究对象，从溶解度参数、化学结构、甲醇和甲基叔丁基醚(MTBE)分子的理化性质差异等角度

2、出发，选用醋酸纤维素(CA)为基质膜材料，HZSM5沸石和4A沸石为填充剂，分别用丙酮(AC)和N，N---甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，制备了具有良好分离性能的渗透蒸发填充膜，探索制膜配方和渗透蒸发分离工艺。采用红外光谱(FT．取)、X．射线衍射(xIm)、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了分析。研究了CA-AC—HZSM5、CA．AC．4A和CA．DMF．HZSM5填充膜对甲醇和MTBE混合物的分离特性。考察了沸石填充量和甲醇浓度对膜渗透

3、蒸发性能和溶胀吸附性能的影响。较为系统地考察了渗透蒸发过程操作条件(原料液浓度、温度、原料液流速)对膜分离性能的影响。实验结果表明，对于CA．AC．HZSM5填充膜，当HZSM5沸石含量为0．2wt％时，在原料液温度为300c、流速为60L／h的操作条件下，分离甲醇浓度为20wt％的甲醇和MTBE混合物时的总渗透通量为2269／(m2．h)，分离因子为346。对于CA-AC姒填充膜，当4A沸石含量为1wt％时，在原料液温度为300C、流速为50L／h的操作条件下，分离甲醇浓度为20wt％的甲醇和MTBE混

4、合物时的总渗透通量为2029／(m2·m，分离因子为421。对于CA-DMF．HzSM5填充膜，当HZSM5沸石含量为1．5wt％时，在原料液温度为300C、流速为50L／h的操作条件下，分离甲醇浓度为20wt％的甲醇和MTBE混合物时的总渗透通量为2279／(m2·h)，分离因子为806。关键词：渗透蒸发甲醇MTBE醋酸纤维素膜沸石分子筛ABSTRACTPervaporation,asanovelliquidmixtureseparationtechnology,hasoutstandingtechni

5、caladvantagesandfavorablepromisingapplicationprospectsintheseparationoforganic-organicmixtureespeciallyazeotropicmixture．Separationperformanceofpervaporationprocessmainlydependsonthepropertyofthetargetmembranes，thereforeselectingtheappropriativematerialwi

6、thexcellentseparationperformanceconstitutesanimportantissueinpervaporationresearch．Inourwork,methanolandMTBEmixturewastheseparationobject,celluloseacetate(CA)waschosenoutasthemembranematerialconsideringthesolutionparameters，chemicalstructures，propertiesdi

7、fferenceofmethanolandmethyl—tertiary-butylether(MTBE)．Celluloseacetatefilledmembraneswerepreparedwithaeetone(AC)anddimethylformamide(DMF)assolventsandHZSM5zeoliteand4Azeoliteasfiller．Thefilledpervaporationmembranehadbetterseparationperformance．Thedirectio

8、nsforpreparemembranesandpervaporationseparationtechnicswereinvestigated．Thestructuremorphology,thephysicalandchemicalpropertiesofthemembraneswerecharacterizedandanalysedbyFT-IR,XRD，SEM，TGAanduniversaltestingmachine．