【摘要】：本文以PVDF、PSF和PTFE濾膜為支撐層,以聚苯基甲基硅氧烷(PPMS)為分離層,采用刮涂法制作滲透汽化復(fù)合膜。用滲透汽化裝置進(jìn)行實驗,研究基膜對PPMS復(fù)合膜分離丙酮性能的影響,篩選出分離性能最好的支撐層。結(jié)果顯示以PVDF為支撐層的PPMS復(fù)合膜對丙酮的分離效果優(yōu)于PPMS-PSF復(fù)合膜和PPMS-PTFE復(fù)合膜。以PVDF為支撐層,PPMS為分離層,并以疏水白炭黑、活性炭和ZSM-5為填充劑,制備大量不同PPMS濃度和不同填充物含量的復(fù)合膜,并通過SEM和溶脹實驗對膜結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征,疏水白炭黑填充的復(fù)合膜表面相較于ZSM-5和活性炭填充的復(fù)合膜表面更平整,白炭黑的分散較好。滲透汽化結(jié)果表明填充物的加入會使得復(fù)合膜的滲透通量呈現(xiàn)不同程度的增加,分離因子呈現(xiàn)小幅度的變化;并且PPMS分離層對不同填充物的最大填充含量不同,疏水白炭黑填充量為10%時和ZSM-5其填充量為15%時,復(fù)合膜分離效果較優(yōu),但對于活性炭來說填充量為2%時復(fù)合膜分離效果較優(yōu),因為其能填充的最大量不超過5%。另外也對滲透汽化操作過程中的影響條件進(jìn)行優(yōu)化,如溫度、料液濃度和膜下游壓力等,條件對復(fù)合膜分離性能的影響作用大體上是相似的,如溫度升高,滲透通量增加,料液濃度增大,膜選擇性增大,膜下游壓力越小,滲透通量越大。實驗表明疏水白炭黑填充的PPMS-PVDF復(fù)合膜對丙酮/水混合物的分離性能最好,在填充濃度為10%,溫度為40℃,料液濃度為8%,膜下游壓力為0 Kpa條件下,復(fù)合膜的滲透通量為4329.5 g/m~2h,分離因子為44.7。
【圖文】：

圖 1-1 溶解-擴(kuò)散模型示意圖Fig.1-1 Schematic diagram of solution-diffusion mo液混合物中的各組分在膜表面選擇性溶解或吸附解在膜表面的各組分在傳質(zhì)推動力下作用，在膜膜下游側(cè)，透過組分從膜中脫附、汽化，以氣相決定著物質(zhì)透膜傳質(zhì)過程，當(dāng)膜與液體料液混合為會在膜-料液接觸面達(dá)到熱力學(xué)平衡，即滿足式 = 表表面的濃度，Cfeed表示物質(zhì)在料液中的濃度，K配系數(shù)，它的值取決于料液組分與膜材料的相互程，水中除低濃度的有機(jī)物復(fù)合 Fick 第一定律：

意圖如圖 1-2 所示，該模型假設(shè)原料液側(cè)壓力為 P1，，液-汽分的飽和蒸汽壓 P2，界面下游的壓力為 P3，僅當(dāng)界面下游力是時孔流模型適用�？琢髂Ｐ团c溶解-擴(kuò)散模型相比存在許徑不同：孔流模型的“通道”是假定的圓筒狀孔道，而溶解，其假定擴(kuò)散的孔徑是由聚合物高分子鏈段隨機(jī)熱運動過的不同：孔流模型的推動力是以液-氣相界面上下游的壓力型的推動力則是活度或濃度梯度。生位置的不同：孔流模型假設(shè)是在膜孔中的液-汽界面發(fā)生型則假設(shè)在膜下游側(cè)發(fā)生相變。外，孔流模型還存在著許多不足之處，例如孔流模型將料液組分的擴(kuò)散過程，忽略了傳質(zhì)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的組分的耦合內(nèi)基團(tuán)與組分的相互作用可能對組分傳質(zhì)過程產(chǎn)生的影響濃差極化現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2604950