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金属盐改性聚乙烯醇膜及其渗透汽化性能

作　者: 刘月胜
导　师: 杨虎
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料化学工程
关键词: 渗透汽化 聚乙烯醇 金属盐
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


渗透汽化是一种高效、节能、新型的膜分离技术,适用于液体混合物的分离,特别是共沸物和高浓体系的提纯浓缩。其原理是以膜两侧的渗透压差为推动力,利用液体组分在渗透汽化膜中得溶解、扩散速度不同,来实现液体混合物的分离。乙酸乙酯、乙醇、异丙醇和正丁醇都是重要的化工原料,然而由于其物理化学性质的原因,利用传统的精馏等分离技术很难或代价很高才能生产出高纯度产品。本文以聚乙烯醇(PVA)为原料,制备出了不同金属盐改性的PVA渗透汽化膜,考察了金属盐种类和含量对膜渗透汽化性能、溶胀度、机械性能以及亲水性能的影响。实验结果表明,加入金属盐(除铝盐)后,膜的亲水性增加,加入金属盐可以提高膜分离乙酸乙酯溶液的渗透汽化通量。在温度70℃,压力(膜下游)为200Pa的条件下,每100gPVA中加入0.3molLiCl后,分离95%的乙酸乙酯水溶液,膜的渗透汽化通量高达530g·m-2·h-1。从改性膜的综合性能来考察,每100gPVA中加入0.1molLiCl后,聚乙烯醇膜的综合性能最佳。本文又以氯化锂改性膜为渗透汽化分离膜,以乙醇、异丙醇、正丁醇为分离对象,考察了其在不同温度、不同压力条件下的渗透汽化性能。试验结果表明：升高温度和真空度,可以提高膜的渗透汽化通量,氯化锂改性膜可以有效提高渗透汽化膜的分离因子。在操作温度为50℃,压力(膜下游)为200Pa,料液浓度为95wt%醇体系中,；氯化锂改性膜的渗透汽化通量和分离因子分别为：J乙醇/水=1.0g/m2/h,α乙醇/水=1700；J异丙醇/水=1.64 g/m2/h,α异丙醇/水=23000；J正丁醇/水=5.27 g/m2/h,a正丁醇/水=1800。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 渗透汽化膜  10-17
    1.1.1 渗透汽化膜简介  10-11
    1.1.2 渗透汽化膜分离的基本原理  11-14
    1.1.3 渗透汽化传质模型  14-15
    1.1.4 渗透汽化膜的品质指标  15
    1.1.5 渗透汽化膜的技术优势  15-16
    1.1.6 影响渗透汽化膜性能的因素  16-17
  1.2 渗透汽化膜材料  17-19
    1.2.1 渗透汽化膜材料的选择理论  17-18
    1.2.2 渗透汽化膜材料的分类  18-19
  1.3 聚乙烯醇  19-20
    1.3.1 聚乙烯醇简介  19
    1.3.2 聚乙烯醇膜的改性方法  19-20
  1.4 本论文的研究内容  20-22
第二章 金属盐改性聚乙烯醇膜的性能  22-46
  2.1 原料与装置  22-23
  2.2 PVA渗透汽化膜的制备  23
  2.3 PVA膜的性能测试及其表征  23-26
    2.3.1 铸膜液的粘度  23
    2.3.2 膜的溶胀度测试  23-24
    2.3.3 机械性能测试  24
    2.3.4 接触角测试  24
    2.3.5 傅里叶红外测试  24
    2.3.6 渗透气化性能测试  24-26
  2.4 碱金属盐对PVA性能的影响  26-32
    2.4.1 碱金属盐对铸膜液粘度的影响  26-27
    2.4.2 碱金属改性膜的溶胀度  27-29
    2.4.3 碱金属改性膜的机械性能  29
    2.4.4 碱金属改性膜的接触角  29-30
    2.4.5 碱金属改性膜的傅里叶红外  30-31
    2.4.6 碱金属改性膜的渗透汽化性能  31-32
  2.5 盐酸盐对PVA性能的影响  32-36
    2.5.1 盐酸盐对铸膜液粘度的影响  32-33
    2.5.2 盐酸盐改性PVA膜的溶胀度  33-34
    2.5.3 盐酸盐改性PVA膜的机械强度  34-35
    2.5.4 盐酸盐改性PVA膜的接触角  35
    2.5.5 盐酸盐改性膜的傅里叶红外  35-36
    2.5.6 盐酸盐改性PVA膜的渗透汽化性能  36
  2.6 硫酸盐改性PVA膜的性能  36-41
    2.6.1 硫酸盐对铸膜液粘度的影响  37
    2.6.2 硫酸盐改性PVA膜的溶胀度  37-39
    2.6.3 硫酸盐改性PVA膜的机械强度  39
    2.6.4 硫酸盐改性PVA膜的接触角  39-40
    2.6.5 硫酸盐改性PVA膜的红外图  40
    2.6.6 硫酸盐改性PVA膜的渗透汽化性能  40-41
  2.7 硝酸盐改性PVA膜的性能  41-44
    2.7.1 硝酸盐对膜铸膜液的粘度的影响  41-42
    2.7.2 硝酸盐改性PVA膜的溶胀度  42-43
    2.7.3 硝酸盐改性PVA膜的机械强度  43
    2.7.4 硝酸盐改性PVA膜的接触角  43-44
    2.7.5 硝酸盐改性PVA膜的渗透汽化性能  44
  2.8 本章总结  44-46
第三章 氯化锂改性膜的渗透汽化性能  46-60
  3.1 前言  46
  3.2 实验部分  46-47
    3.2.1 试验原料与装置  46-47
    3.2.2 氯化锂改性膜的渗透汽化性能  47
  3.3 试验结果  47-58
    3.3.1 温度对膜分离正丁醇渗透汽化性能的影响  47-49
    3.3.2 压力对膜分离正丁醇渗透汽化性能的影响  49-51
    3.3.3 温度变化对膜分离异丙醇渗透汽化性能的影响  51-53
    3.3.4 压力对膜分离异丙醇渗透汽化性能的影响  53-55
    3.3.5 温度对膜分离乙醇渗透汽化性能的影响  55-56
    3.3.6 压力对膜分离乙醇渗透汽化性能的影响  56-58
  3.4 本章小结  58-60
第四章 总结  60-61
  4.1 金属盐改性膜的制备与表征  60
  4.2 膜分离不同醇系的渗透汽化性能  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
个人简历及论文发表情况  66

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 分离过程 > 新型分离法
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