滲透汽化是一種環(huán)境友好新型分離技術(shù),對(duì)近沸和共沸混合物的分離具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),近年來(lái),苯/環(huán)己烷等有機(jī)物分離用滲透汽化膜研究備受關(guān)注,但如何獲得兼具耐溶劑性、較高分離性能的膜材料仍然面臨挑戰(zhàn)。本文以苯/環(huán)己烷分離用滲透汽化膜的開(kāi)發(fā)為目標(biāo),基于大環(huán)化合物環(huán)糊精及其衍生物聚輪烷的特異結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)制備了交聯(lián)改性和共沉積改性滲透汽化膜,對(duì)制備條件、膜性能的關(guān)系及其分離機(jī)制進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）以大環(huán)化合物環(huán)糊精分子為基體,制備了環(huán)糊精交聯(lián)劑（CD=）和具有滑移特性的聚輪烷交聯(lián)劑（PR=）;以乙基纖維素（EC）為活性層膜材料,聚偏氟乙烯（PVDF）為支撐層膜材料,制備了EC/PVDF復(fù)合膜,并采用CD=、PR=和季戊四醇三丙烯酸酯交聯(lián)劑（PETA）三種交聯(lián)劑對(duì)膜實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)改性,對(duì)膜的苯/環(huán)己烷分離行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,交聯(lián)改性復(fù)合膜具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性,交聯(lián)提高了膜的耐溶劑性;滲透汽化測(cè)試結(jié)果表明,PR=改性復(fù)合膜的性能優(yōu)于CD=和PETA改性復(fù)合膜,PR=改性復(fù)合膜的滲透通量達(dá)4332g·m^-2·h^-1,分離系數(shù)為6.26,... 

【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

滲透汽化操作過(guò)程示意圖（a）冷凝抽真空法，（b）載氣吹掃法

第一章緒論3學(xué)上，它涉及滲透物在膜內(nèi)的擴(kuò)散速率，而且不同湍流之間的耦合也會(huì)影響各組分滲透[23]。此外，與通過(guò)干膜相比，這些滲透組分可能會(huì)使膜發(fā)生溶脹而改變其微觀結(jié)構(gòu)，并明顯加快滲透物質(zhì)在膜內(nèi)的擴(kuò)散速率[24,25]，于是人們提出了溶解擴(kuò)散模型以及其它經(jīng)過(guò)理論補(bǔ)充改進(jìn)的溶解擴(kuò)散模型。（1）溶解-擴(kuò)散模型“溶解-擴(kuò)散”模型是滲透汽化以及反滲透和氣體分離過(guò)程中最廣泛接受的傳質(zhì)模型[26-29]，它是由Graham[30]在對(duì)均質(zhì)膜氣體滲透的廣泛研究基礎(chǔ)上提出的。滲透組分的溶解-擴(kuò)散傳質(zhì)模型如圖1-2所示，根據(jù)溶解-擴(kuò)散模型，在滲透汽化分離過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程分為“溶解-擴(kuò)散-解吸”三步，當(dāng)滲透汽化膜與進(jìn)液料混合物接觸時(shí)，待分離組分在膜兩側(cè)蒸汽壓差與濃度差的推動(dòng)下，被膜選擇性吸附溶解，以不同的速度在膜內(nèi)擴(kuò)散，在膜下游汽化、解吸，最終實(shí)現(xiàn)混合物的分離[31]。圖1-2溶解-擴(kuò)散機(jī)制的示意圖在溶解-擴(kuò)散理論模型中，擴(kuò)散過(guò)程是最為關(guān)鍵的步驟，也是速率較慢的一步，而進(jìn)料液體與膜界面的溶解以及膜汽界面的解吸速度非�？欤簿褪钦f(shuō)滲透汽化過(guò)程的速率是由滲透物通過(guò)膜的擴(kuò)散速度來(lái)決定的，因此滲透汽化膜的分離性能的提高可以通過(guò)提高膜的擴(kuò)散選擇性來(lái)實(shí)現(xiàn)。mfeed=（1-1）在式（1-1）中，Cm和Cfeed分別代表中物質(zhì)在膜表面和進(jìn)料液的濃度，K是在膜和進(jìn)料液中間的物質(zhì)的分配系數(shù)，這個(gè)特性參數(shù)取決于該物質(zhì)與膜之間的相互作用。膜內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸是一個(gè)傳輸速率控制過(guò)程，而其在膜內(nèi)的擴(kuò)散形式一般由菲克第一定律所決定[30,32,33]。=dmd（1-2）式（1-2）中N是一種物質(zhì)通過(guò)膜的滲透通量，D是物質(zhì)在膜內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，δ是位置變量。通過(guò)在膜/進(jìn)料液和膜/滲透物界面處引入物質(zhì)的分配系數(shù)K，可以將膜表面?

第一章緒論15圖1-3環(huán)糊精的分子結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)示意圖1.6聚輪烷簡(jiǎn)介隨著超分子化學(xué)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了三代超分子主體分子，它們分別是冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴，而伴隨著環(huán)糊精衍生出來(lái)的超分子聚輪烷也已經(jīng)成為超分子化學(xué)的一個(gè)重要分支。環(huán)糊精的空腔選擇性使得其有選擇性地穿過(guò)聚合物分子鏈，并形成聚輪烷，在聚輪烷上，環(huán)糊精分子可以沿著聚合物鏈自由的旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)，從而形成一種特殊的結(jié)構(gòu)[93,94]。聚輪烷的合成方法是利用環(huán)糊精中央空腔的選擇性，先使線(xiàn)性聚乙二醇分子（Mn＜2000）穿過(guò)其空腔，形成包結(jié)物，然后再用體積較大的基團(tuán)對(duì)分子鏈進(jìn)行封端處理，以防止環(huán)狀分子滑動(dòng)移出分子鏈，其制備過(guò)程如圖1-4所示。圖1-4聚輪烷制備過(guò)程及結(jié)構(gòu)示意圖上世紀(jì)90年代，Harada[95,96]等人利用α-環(huán)糊精與改性后的聚乙二醇絡(luò)合，成功制備了聚輪烷，并通過(guò)各種表征驗(yàn)證了聚輪烷自移動(dòng)結(jié)構(gòu)的存在。此后，人們對(duì)聚輪烷的研究也來(lái)越深入，但是合成思路基本與此方法相同，只是改性方法及封端劑不同，因?yàn)橐源朔ê铣傻木圯喭榫哂猩锵嗳菪院眉霸蟻?lái)源廣泛的優(yōu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]滲透汽化研究進(jìn)展[J]. 陳翠仙,蔣維鈞.  現(xiàn)代化工. 1991(04)

碩士論文
[1]環(huán)糊精分子管道的制備及其滲透汽化膜性能研究[D]. 李琳玲.浙江大學(xué) 2011



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