本文關(guān)鍵詞：聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜的制備及對(duì)乙醇水溶液的分離研究

  更多相關(guān)文章： 滲透汽化 膜 聚二甲基硅氧烷 乙醇/水溶液

【摘要】：以纖維素或木質(zhì)纖維素為原料經(jīng)發(fā)酵工藝生產(chǎn)乙醇已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向。在發(fā)酵工藝中一個(gè)至關(guān)重要的因素就是如何用低成本的方法從發(fā)酵溶液中將乙醇提取出來(lái)。由于滲透汽化膜技術(shù)具有高選擇性、高滲透通量、高分離效率等潛在優(yōu)點(diǎn),使其在乙醇提取方面的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。對(duì)于滲透汽化膜制備來(lái)說(shuō),研究較多的是以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為前驅(qū)體,經(jīng)與多官能團(tuán)交聯(lián)劑反應(yīng)后得到的硅橡膠分離膜。為了深入研究PDMS前驅(qū)體的分子量等因素對(duì)膜性能的影響,本文以正己烷為溶劑、正硅酸乙酯(TEOS)為交聯(lián)劑、多種分子量(數(shù)均分子量為26.6 K、35.5 K、50.2K、71.7 K和110.4 K)的雙端羥基型PDMS為交聯(lián)前驅(qū)體、二月桂酸二丁基錫(DBTD)為催化劑,在室溫下制備出了30種PDMS膜。以甲苯為抽提劑對(duì)交聯(lián)膜進(jìn)行了抽提未交聯(lián)組份的處理。研究了甲苯抽提、催化劑含量、交聯(lián)劑含量等對(duì)PDMS膜的楊氏模量、水和乙醇的接觸角、膜的溶脹性質(zhì)的影響。還研究了膜在乙醇、水及其混合溶液中的滲透性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體的分子量和催化劑添加量的改變對(duì)抽提前后膜的拉伸模量影響較小。催化劑含量為3%時(shí),隨著交聯(lián)劑含量的增加交聯(lián)膜的楊氏模量增加。對(duì)于交聯(lián)劑含量為3%和5%的膜,除了分子量為110.4 K的前驅(qū)體外,隨著催化劑含量的增加膜的楊氏模量先增大后減小,楊氏模量在催化劑含量為3%時(shí)均有最大值。當(dāng)交聯(lián)劑為5%,以分子量為50.2 K的前驅(qū)體制備的膜具有最強(qiáng)的疏水性,其水接觸角為140°。在催化劑含量為5%時(shí),以分子量為110.4 K的前驅(qū)體制備的交聯(lián)膜具有最好的親乙醇性能,其乙醇接觸角為25.5°。本論文對(duì)膜進(jìn)行乙醇水分離性能的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),交聯(lián)劑含量小的膜溶脹度大。在交聯(lián)劑含量為3%、催化劑含量為5%時(shí),由分子量為50.2K的前驅(qū)體制備的交聯(lián)膜具有最大的乙醇溶脹度為2.9%。當(dāng)交聯(lián)劑含量少時(shí)膜的水通量較低。隨著催化劑含量的增大乙醇的滲透通量先減小后增大。以分子量為26.6 K前驅(qū)體制備的膜具有最大的乙醇滲透通量,在催化劑含量為1%時(shí)膜片的滲透通量為1870 kg·m-2·h-1。在10%的乙醇水溶液中進(jìn)行的滲透汽化實(shí)驗(yàn)表明,隨著前驅(qū)體分子量的增大膜的滲透通量先增大再減小。在前驅(qū)體分子量為110.4 K時(shí)膜的滲透通量最大,為32 kg·m-2.h-1。膜的分離因子變化趨勢(shì)與滲透通量的變化趨勢(shì)相反。對(duì)于以前驅(qū)體分子量為50.2K制備的膜,分離因子有最大值為7.2。前驅(qū)體分子量對(duì)滲透分離因子(PSI)值的影響趨勢(shì)與其對(duì)滲透通量的影響趨勢(shì)相似。在催化劑含量為1%時(shí),PSI值出現(xiàn)最大值,說(shuō)明在此催化劑條件下的膜的分離性能最好。在前驅(qū)體分子量為35.5 K時(shí),膜的乙醇／水分離性能最高。
【關(guān)鍵詞】：滲透汽化 膜 聚二甲基硅氧烷 乙醇/水溶液
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ028.8;TQ223.122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-14
• 1.1.1 燃料乙醇的發(fā)展10-12
• 1.1.2 燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)12-14
• 1.2 滲透汽化分離技術(shù)14-16
• 1.2.1 滲透汽化分離技術(shù)介紹14
• 1.2.2 滲透汽化分離的基本原理14-15
• 1.2.3 滲透汽化在燃料乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用15-16
• 1.3 優(yōu)先透醇膜的簡(jiǎn)介16-20
• 1.3.1 有機(jī)高分子膜18-19
• 1.3.2 無(wú)機(jī)膜19-20
• 1.3.3 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膜20
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容與意義20-22
• 2 PDMS滲透汽化膜的制備及基本性能的研究22-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器22-23
• 2.3 PDMS膜的制備23-24
• 2.4 力學(xué)性能測(cè)試24-25
• 2.5 接觸角測(cè)試25
• 2.6 結(jié)果與討論25-36
• 2.6.1 PDMS膜的力學(xué)拉伸性能25-31
• 2.6.2 PDMS膜的接觸角31-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 3 滲透汽化膜的乙醇水分離研究37-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容37
• 3.2 滲透汽化膜的溶脹37-38
• 3.3 滲透汽化膜實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.3.1 滲透汽化裝置38-39
• 3.3.2 膜的滲透汽化性能測(cè)試39
• 3.3.3 滲透汽化膜的性能39
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論39-51
• 3.4.1 溶脹度的分析39-43
• 3.4.2 乙醇和水的滲透汽化分析43-49
• 3.4.3 乙醇/水溶液的滲透汽化分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57-58
• 致謝58-59

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓賓兵,李繼定,陳翠仙;滲透汽化膜傳遞理論研究的進(jìn)展[J];水處理技術(shù);2000年05期

2 蔣曉鈞,施艷蕎,陳觀文;有機(jī)液優(yōu)先透過(guò)滲透汽化膜[J];功能高分子學(xué)報(bào);2000年02期

3 韓賓兵;“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃專(zhuān)題“滲透汽化透水膜及其過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)”通過(guò)驗(yàn)收[J];膜科學(xué)與技術(shù);2001年02期

4 閻建民,陳觀文;滲透汽化脫水技術(shù)及其在酯化工業(yè)中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代化工;2001年08期

5 閻建民,陳觀文;滲透汽化-蒸餾-酯化反應(yīng)耦合過(guò)程動(dòng)力學(xué)[J];膜科學(xué)與技術(shù);2002年05期

6 陳翠仙;李繼定;潘健;張慶武;;我國(guó)滲透汽化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用[J];膜科學(xué)與技術(shù);2007年05期

7 張曉穎;鄧新華;孫元;;有機(jī)液優(yōu)先透過(guò)滲透汽化膜的應(yīng)用發(fā)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年10期

8 李增文;;優(yōu)先透有機(jī)物滲透汽化膜的研究進(jìn)展[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2009年22期

9 由濤;陳龍祥;張慶文;張繼民;洪厚勝;;滲透汽化方法在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J];食品研究與開(kāi)發(fā);2010年01期

10 羅建泉;伊守亮;蘇儀;陳向榮;蘇志國(guó);萬(wàn)印華;;滲透汽化法從丙酮-丁醇-乙醇中分離濃縮丁醇[J];化學(xué)工程;2010年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳翠仙;李繼定;潘健;林陽(yáng)政;;滲透汽化研究的新進(jìn)展[A];第三屆中國(guó)膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2007年

2 李繼定;陳翠仙;張慶武;吳晨;;滲透汽化膜技術(shù)及其在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];第4屆全國(guó)醫(yī)藥行業(yè)膜分離技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

3 李繼定;陳劍;葉宏;王鼎;林陽(yáng)政;陳翠仙;;滲透汽化節(jié)能膜技術(shù)及其在石化領(lǐng)域中應(yīng)用[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2006年

4 馬曉華;許振良;袁海寬;;滲透汽化耦合酯化反應(yīng)精餾研究新進(jìn)展[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

5 吳光;黃素哲;陳翠仙;李繼定;;滲透汽化膜技術(shù)在我國(guó)的工業(yè)化應(yīng)用[A];第二屆中國(guó)膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2005年

6 葉宏;李繼定;曾楚怡;陳劍;林陽(yáng)政;陳翠仙;;滲透汽化膜技術(shù)及其在石化領(lǐng)域中應(yīng)用[A];膜分離技術(shù)在石油和化工行業(yè)中應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2006年

7 李繼定;陳劍;林陽(yáng)政;陳翠仙;;滲透汽化膜分離技術(shù)應(yīng)用研究[A];第二屆中國(guó)膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2005年

8 劉新磊;李硯碩;朱廣奇;班宇杰;彭媛;金花;劉杰;楊維慎;;金屬有機(jī)骨架滲透汽化膜[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無(wú)機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

9 白露;曲萍;高源;張力平;俞月;田維乾;;納米纖維素改性滲透汽化膜材料的研究[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S11 木材及生物質(zhì)資源高效增值利用與木材安全論文集[C];2009年

10 葉宏;馮旭東;梁海燕;王靜;張晶晶;于群;;滲透汽化有機(jī)膜分離異構(gòu)體混合物的研究進(jìn)展[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2009年年會(huì)暨第三屆全國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會(huì)議論文集（上）[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 周舟;滲透汽化制膜技術(shù)研制成功[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

2 實(shí)習(xí)記者 胡齊明;跨越四分之一世紀(jì)的“膜”界探尋[N];新清華;2010年

3 本報(bào)記者 李宏乾;自主膜技術(shù)：挑戰(zhàn)傳統(tǒng)分離極限[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魏平;滲透汽化醇水分離膜的研制與過(guò)程機(jī)理分析[D];浙江大學(xué);2013年

2 梁斌;脫鹽滲透汽化復(fù)合膜的制備及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 李杰;親水/疏水分離膜的自組裝及優(yōu)先透醇膜的放大制備[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

4 白云翔;共聚物滲透汽化膜的制備、結(jié)構(gòu)及分離水中微量有機(jī)物性能的研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 馬曉華;催化與滲透汽化雙功能膜制備及其反應(yīng)精餾過(guò)程的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

6 張林;烴（醚）—甲醇體系滲透汽化膜及其傳質(zhì)與集成分離技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2003年

7 李琴;天然高分子材料在滲透汽化膜分離己內(nèi)酰胺—水體系中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2009年

8 曹緒芝;新型親水性聚合物—陶瓷滲透汽化復(fù)合膜的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

9 劉琨;滲透汽化技術(shù)分離醋酸正丁酯粗產(chǎn)品中的微量水及其廢水中的有機(jī)物[D];廣西大學(xué);2005年

10 董永全;醇脫水中空纖維滲透汽化膜及組件的研究[D];浙江大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姬凌云;聚二甲基硅氧烷/改性ZSM-5滲透汽化復(fù)合膜的制備及性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

2 丁川;滲透汽化—兩級(jí)冷凝回收高純度糠醛及吸附擴(kuò)散行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 張欠之;催化—滲透汽化雙功能膜的制備及其在乙酸乙酯合成中的應(yīng)用[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2016年

4 劉春雨;基于大環(huán)化合物的新型交聯(lián)改性滲透汽化膜構(gòu)建及其性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

5 李婷;不對(duì)稱(chēng)靜電場(chǎng)強(qiáng)化滲透汽化過(guò)程[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

6 劉妍;用于甲醇/碳酸二甲酯分離的中空纖維滲透汽化膜的制備[D];上海師范大學(xué);2016年

7 韓穎;滲透汽化強(qiáng)化油酸與乙醇酯化反應(yīng)[D];山東理工大學(xué);2016年

8 張晚秋;聚二甲基硅氧烷滲透汽化膜的制備及對(duì)乙醇水溶液的分離研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

9 吳桐;熱交聯(lián)高穩(wěn)定性芳烴/烷烴滲透汽化膜的制備及性能研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

10 黃元明;滲透汽化膜組件的模擬與設(shè)計(jì)及其級(jí)聯(lián)計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)[D];浙江大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：778140