生物丁醇作為一種可再生能源,具有十分廣闊的應用前景。目前采用生物發(fā)酵法生產(chǎn)生物丁醇得到的是它的低濃度水溶液,如何將丁醇高效分離提純是生物丁醇產(chǎn)業(yè)化應用必須解決的一個關鍵問題。滲透汽化是分離液體混合物的一種綠色、高效的膜分離技術,它十分適合丁醇/水體系的分離過程。要實現(xiàn)這個過程,核心就是滲透汽化膜的制備與應用。與傳統(tǒng)單純的有機膜、無機膜相比,混合基質(zhì)膜兼有二者的優(yōu)勢因而被廣泛關注和研究。本課題采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）為有機膜材料,它具有疏水性好,成膜性能優(yōu)異的特點。同時鑒于新型MOF材料ZIF-8比表面積大、表面疏水性強,對丁醇/水體系具有很好的吸附選擇性,本課題將ZIF-8填充到PDMS中制備PDMS/ZIF-8混合基質(zhì)膜,實現(xiàn)兩種材料的優(yōu)勢互補進一步提升PDMS膜的滲透汽化性能。首先,采用氨水法成功合成了晶體結構正確ZIF-8晶體,FTIR、XRD及BET表征分別反映了 ZIF-8正確的分子結構、晶體結構和孔道特征。之后采用物理共混的方法制備了一系列填充量的混合基質(zhì)膜,膜的疏水性能有一定提升,填充量為9wt%時,接觸角由純膜的108.18°提升至114.36°。滲透汽化性能測試... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１４滲透汽化原理示意圖??Ｆｉｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆｅｒｖａｏｒａｔｉｏｎ??

化膜這層屏障，透過膜后滲透組分汽化為氣體狀態(tài)，之后再進一步對其進行冷凝收集??達到分離純化某一組分的目的。有關滲透汽化的機理問題，目前被廣泛認可的是溶解??擴散模型，該模型的原理示意圖如圖１－４。該模型認為滲透汽化的傳質(zhì)過程要經(jīng)過三??個主要階段：首先，在原料一側，原料中的揮發(fā)性組分吸附到膜表面并溶解進入膜材??料之中；其次，溶解進入膜中的組分在膜兩側化學勢差的推動下向滲透側逐步擴散；??最后，在膜的滲透側溶解進入膜中的組分解吸、汽化［２４，２５］。在整個過程中，滲透汽化??的選擇性主要體現(xiàn)在吸附選擇性和擴散選擇性兩方面，這兩個方面共同影響起到對被??分離物質(zhì)的選擇性富集作用。吸附選擇性與膜材料與被分離組分之間的親和性有關，??如疏水材料優(yōu)先吸附非極性、弱極性物質(zhì)，對極性物質(zhì)親和性弱，反之亦然。擴散選??擇性則與膜材料的內(nèi)部結構（如孔道、致密程度）以及被分離組分的性質(zhì)（如分子大??小、分子形狀）相關。??原料側吸附一＾擴散一＞?解吸一＾滲透側??液相丨?膜相?Ｉ?氣相??？?＾??圓?Ｉ??圖１４滲透汽化原理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ??對于ＡＢＥ發(fā)酵液，采用滲透汽化分離丁醇的工藝流程示意圖如圖１－５所示，整套??滲透汽化分離裝置可以大致分為原料側、滲透側兩個部分。在原料側

Ｍ—Ｉｔｎ—Ｍ?Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ??圖１＿７?（ａ）ＺＩＦ材料常見配體，（ｂ）咪唑配位鍵Ｍ－Ｉｍ－Ｍ鍵角??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?（ａ）?ｓｏｍｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｌｉｇａｎｄ?ｏｆ?ＺＩＦ，?（ｂ）?ｂｏｎｄ?ａｎｇｌｅ?ｏｆ?Ｍ－Ｉｍ－Ｍ??本課題采用的填充材料為ＺＩＦ－８?（系統(tǒng)名稱：鏈－二｛抑－［２－甲基咪唑－Ｎ，Ｎ’］丨合鋅，??分子式Ｚｎ（Ｉｍｉｍ）２），它是ＺＩＦ材料的一個典型代表。ＺＩＦ－８由過渡金屬Ｚｎ與２－甲基咪??挫（２－Ｈｍｉｍ）配位結合形成。如圖１－８所示，一個Ｚｎ２＋可以連接四個２－Ｈｍｉｍ，１個??２－Ｈｍｉｍ連接２個Ｚｎ２＋，如此重復延伸形成橋聯(lián)鏈配合物。ＺＩＦ－８的晶胞是由６個四變??形與８個六邊形構成的十四面體，該晶胞進一步堆積形成類沸石的ＳＯＤ拓撲結構。??ＺＩＦ－８除了具有ＭＯＦ材料所共有的特性外，還具有它本身所特有的性質(zhì)。首先是??它的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性都很強


本文編號：3071120