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分子筛填充PVA/PVP共混膜的制备及其渗透汽化性能

作　者: 徐小莉
导　师: 肖通虎
学　校: 宁波大学
专　业: 无机化学
关键词: 渗透汽化 PVA/PVP 4A分子筛 共混膜 杂化膜
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


渗透汽化是一种选择性高、工艺简单而且节能的新型膜分离技术。渗透汽化可用于分离蒸馏、萃取难以分离或不能分离的恒沸点、近沸点混合物及热敏性物质。本工作制备了4,4’-双叠氮芪-2,2’-二磺酸钠(DAS)交联的聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混膜,并用其渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯混合液。研究了交联剂DAS的含量、共混膜的组成、操作温度和料液组成对膜分离性能的影响。在共混膜的基础上添加4A分子筛制备了PVA/ PVP/4A分子筛杂化膜,并研究了分子筛的含量、操作温度和料液组成对杂化膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯性能的影响。交联剂的含量对PVA/PVP共混膜的分离性能有很大影响。当DAS含量较低时,PVP的交联度低,共混膜的分离系数较低;DAS含量较高时,共混膜的分离性能也较差。当交联剂DAS与共混膜中PVP质量比为1∶3时,PVP交联效果理想,共混膜得到了较好的渗透汽化分离系数。针对不同PVA/PVP比的共混膜渗透汽化性能不同,研究了共混膜组成对渗透汽化性能的影响,实验结果表明当共混膜中PVP含量增加时,膜的渗透通量逐渐增大,分离系数先增大后减小。当操作温度为35℃、料液中甲醇含量为20wt%时,含30wt%PVP的共混膜分离系数达到了17.7。在DAS交联的PVA/PVP共混膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯的实验中,随着操作温度的升高,共混膜的通量逐渐增大,分离系数逐渐减小;随着料液中甲醇含量的增大,渗透通量逐渐增大,分离系数逐渐减小。研究了4A分子筛含量对PVA/PVP/4A杂化膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯性能的影响。随着杂化膜中4A分子筛含量的逐渐增加,膜的渗透通量逐渐增大,分离系数先增大后减小。当分子筛含量为2.5wt%时,分离效果较好,分离系数达到34.4。在PVA/PVP/4A分子筛杂化膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯的实验中,随着温度的升高、料液中甲醇含量的增加,渗透通量逐渐增大,分离系数逐渐减小。渗透汽化实验结果表明,共混膜和杂化膜均能打破甲醇/醋酸甲酯的共沸平衡,能有效的分离甲醇/醋酸甲酯混合物。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 绪论  11-27
  1.1 渗透汽化膜分离技术发展简史  11-12
  1.2 渗透汽化膜分离技术的研究现状  12-16
    1.2.1 渗透汽化膜分离技术的基本原理及过程  12-13
    1.2.2 渗透汽化过程的传质机理  13-15
    1.2.3 影响渗透汽化过程的因素  15-16
    1.2.4 渗透汽化膜分离技术的特点  16
  1.3 渗透汽化膜  16-20
    1.3.1 膜的种类  16-17
    1.3.2 膜材料和膜的分离特性  17-20
  1.4 渗透汽化膜分离技术的应用  20-23
    1.4.1 有机溶剂脱水  20-21
    1.4.2 水中脱除或回收有机物  21-22
    1.4.3 有机混合物分离  22-23
  1.5 聚乙烯醇膜的研究现状  23-24
    1.5.1 聚乙烯醇膜在有机物脱水方面的应用  23
    1.5.2 聚乙烯醇膜在有机混合物分离方面的应用  23
    1.5.3 聚乙烯醇共混膜、杂化膜研究的现状  23-24
  1.6 甲醇/醋酸甲酯混合物分离的研究进展  24-25
    1.6.1 甲醇和醋酸甲酯的性质及应用  24-25
    1.6.2 甲醇/醋酸甲酯混合物分离方法的研究进展  25
  1.7 论文的选题和工作内容  25-27
2 实验部分  27-31
  2.1 实验材料、试剂及仪器设备  27-28
    2.1.1 主要实验原料和试剂  27
    2.1.2 主要仪器设备  27-28
  2.2 膜的制备  28
    2.2.1 PVA 均质膜的制备  28
    2.2.2 DAS 交联的PVA/PVP 共混膜的制备  28
    2.2.3 PVA/PVP/4A 分子筛杂化膜的制备  28
  2.3 膜的红外光谱表征  28
  2.4 膜的结晶度表征  28-29
  2.5 膜的吸附溶胀实验  29
  2.6 膜的渗透汽化实验  29-31
    2.6.1 实验装置及流程  29
    2.6.2 渗透液和料液浓度的测定  29-31
3 DAS 交联PVA/PVP 共混膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯的研究  31-40
  3.1 引言  31-32
  3.2 共混膜的红外表征  32-33
    3.2.1 不同PVP 含量的共混膜红外光谱的研究  32
    3.2.2 不同交联剂含量的共混膜的红外光谱研究  32-33
  3.3 交联剂含量对共混膜溶胀度的影响  33-34
  3.4 共混膜的渗透汽化性能  34-38
    3.4.1 交联剂含量对共混膜渗透汽化性能的影响  34-35
    3.4.2 共混膜组成对渗透汽化性能的影响  35-36
    3.4.3 温度对共混膜渗透汽化性能的影响  36-37
    3.4.4 料液组成对共混膜渗透汽化性能的影响  37-38
  3.5 共混膜渗透汽化分离效果  38-39
  3.6 本章小结  39-40
4 PVA/PVP/4A 分子筛杂化膜渗透汽化分离甲醇/醋酸甲酯性能的研究  40-47
  4.1 引言  40
  4.2 杂化膜的红外光谱研究  40-41
  4.3 杂化膜的结晶度研究  41
  4.4 杂化膜渗透汽化性能的研究  41-45
    4.4.1 分子筛含量对杂化膜渗透汽化性能的影响  41-43
    4.4.2 温度对杂化膜渗透汽化性能的影响  43-44
    4.4.3 料液组成对杂化膜渗透汽化性能的影响  44-45
  4.5 渗透汽化效果  45-46
  4.6 本章小结  46-47
5 结论  47-49
参考文献  49-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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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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