【摘要】：由于能源短缺問題以及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,可再生能源的開發(fā)利用日益受到重視。比如在生物發(fā)酵制備乙醇過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物雜醇油就是重要的可再生的清潔能源和化工原料。利用雜醇油可以分離加工出許多重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,比如雜醇油中的異戊醇是合成香料和中性液晶材料的重要原料,所以需要對雜醇油進(jìn)行脫水處理,進(jìn)而精細(xì)的分離利用,實(shí)現(xiàn)其綜合開發(fā)利用。滲透汽化是一種高效、節(jié)能的膜分離技術(shù),適用于恒沸混合體系的分離。本文從膜結(jié)構(gòu)與材料的設(shè)計(jì)出發(fā),采用絡(luò)合-原位有機(jī)無機(jī)雜化以及絡(luò)合-磺化的方法制備了高通量和高選擇性的中空纖維滲透汽化膜,提高了聚電解質(zhì)絡(luò)合物膜在有機(jī)物脫水體系的分離選擇性、滲透通量以及長期操作穩(wěn)定性。首先,采用絡(luò)合-原位有機(jī)無機(jī)雜化的方法,以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)-羧甲基纖維素鈉(CMCNa)聚電解質(zhì)絡(luò)合物(PEC)為膜材料,通過溶膠-凝膠方法引入y-(2.3環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)原位生成二氧化硅(SiO2),獲得具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PEC/SiO2中空纖維雜化膜。在GPTMS的負(fù)載量小于10 wt%時(shí),原位生成的SiO2粒子均勻分散在PEC基體中,創(chuàng)造了傳質(zhì)界面,賦予雜化膜更優(yōu)的滲透汽化性能。在60 ℃下,雜醇油滲透汽化脫水的通量和透過液含水量分別為1332 g/m2h和99.0 wt%。經(jīng)過長時(shí)間連續(xù)操作,雜化膜的通量和選擇性能都保持在較高水平,分離性能和穩(wěn)定性總體優(yōu)于現(xiàn)有的商用膜PERVAP-1001膜。用自制的膜組件對500g雜醇油料液進(jìn)行滲透汽化脫水處理,料液中有機(jī)物含量由90.0 wt%提升到99.0 wt%。其次,采用絡(luò)合-磺化的方法,以殼聚糖(CS)-葡聚糖硫酸鈉(DSS)聚電解質(zhì)絡(luò)合物為膜材料,在PEC中引入磺酸基團(tuán),制備了荷負(fù)電的聚電解質(zhì)絡(luò)合物滲透汽化膜,通過調(diào)整磺化試劑的投量比,獲得了不同磺化度的滲透汽化膜(SPECM)。隨著磺化度的提高,SPECM膜的親水性增加,接觸角達(dá)到13°。SPECM對于乙醇水混合體系的分離中(60℃)通量和透過液含水量可以達(dá)到1354 g/m2h和99..35 wt%。在此基礎(chǔ)之上,為了研究其在工業(yè)化應(yīng)用的可行性,用GPTMS對膜進(jìn)行了交聯(lián),交聯(lián)后的膜在高水含量條件下保持穩(wěn)定,拓寬其在不同操作條件的實(shí)用性和穩(wěn)定性。在60℃下,雜醇油滲透汽化脫水的通量和透過液含水量分別為1493 g/m2h和99.3wt%。在經(jīng)過36h的連續(xù)操作之后,1000g雜醇油料液中的有機(jī)物含量由90.0 wt%增大到99.0 wt%,且在連續(xù)操作過程中相同的料液含水量的情況下其通量始終是在雜化膜的1.3倍以上,透過液含水量也維持在98.5wt%以上。本研究通過絡(luò)合-原位有機(jī)無機(jī)雜化以及絡(luò)合-磺化的方法制備了高通量和高選擇性的中空纖維滲透汽化膜,所制備的中空纖維膜在雜醇油的連續(xù)滲透汽化脫水中具有高效率,表明其在有機(jī)物滲透汽化脫水中具有潛在的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(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：2784468