隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源危機(jī)在世界范圍內(nèi)變得越來(lái)越嚴(yán)重。作為最有價(jià)值的生物燃料之一,生物丁醇的開發(fā)和應(yīng)用為該危機(jī)提供了另一種解決方案。通常,通過(guò)常規(guī)A-B-E（丙酮-丁醇-乙醇）發(fā)酵生產(chǎn)丁醇受產(chǎn)物抑制的嚴(yán)格限制,導(dǎo)致低產(chǎn)率和低濃度（0.5-1 wt%）。由于正丁醇的正常沸點(diǎn)高于水,正丁醇和水傾向于形成共沸物,這使得使用常規(guī)技術(shù)如萃取和蒸餾從水中分離正丁醇的過(guò)程更加耗能。滲透汽化膜（PV）分離技術(shù)相較于傳統(tǒng)分離技術(shù)具有能耗低、分離系數(shù)高和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),因此非常有希望用于高效回收來(lái)自稀水溶液的正丁醇。其中膜材料在親有機(jī)物滲透汽化中起關(guān)鍵作用,而常用的是疏水性有機(jī)聚合物材料,其中,PDMS由于其具有低表面張力,良好的熱穩(wěn)定性和商業(yè)可用性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。然而由于聚合物分離在滲透性和選擇性間存在上限,純PDMS膜難以達(dá)到工業(yè)正丁醇回收所需的優(yōu)異滲透汽化性能。為解決這一問(wèn)題,提出無(wú)機(jī)填料和聚合物基體結(jié)合制備混合基質(zhì)膜,以提高滲透汽化性能。盡管這些混合基質(zhì)膜獲得了相對(duì)較高的分離因子,但仍存在一些挑戰(zhàn),比如鏈剛性、弱界面相容性、納米顆粒的聚集和低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此,探索填料和有機(jī)聚合物之間具有良好... 

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 丁醇的分離技術(shù)
        1.2.1 吸附
        1.2.2 液液萃取
        1.2.3 氣提
        1.2.4 滲透汽化
    1.3 滲透汽化膜
        1.3.1 滲透汽化膜的制備
        1.3.2 滲透汽化膜的應(yīng)用
    1.4 自具微孔聚合物(PIMs)
        1.4.1 自具微孔聚合物(PIMs)簡(jiǎn)介
        1.4.2 PIMs的合成
        1.4.3 PIMs的應(yīng)用
    1.5 課題的研究目的、內(nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 課題的研究目的
        1.5.2 課題的研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 課題的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)與表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料和設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 PIM-1 的制備與表征
        2.2.1 PIM-1 的制備
        2.2.2 PIM-1 的表征
    2.3 PIM-1/PDMS混合基質(zhì)膜的制備與表征
        2.3.1 PIM-1/PDMS混合基質(zhì)膜的制備
        2.3.2 PIM-1/PDMS混合基質(zhì)膜的表征
        2.3.3 溶脹測(cè)試
    2.4 滲透汽化實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試
        2.4.1 滲透汽化實(shí)驗(yàn)裝置
        2.4.2 氣相色譜分析
    2.5 理論分析
第三章 結(jié)果與討論
    3.1 PIM-1 材料表征分析
        3.1.1 PIM-1 材料的核磁共振氫譜分析
        3.1.2 PIM-1 材料的凝膠滲透色譜分析
        3.1.3 PIM-1 材料的N2吸附/解吸等溫線分析
    3.2 PIM-1/PDMS混合基質(zhì)膜的表征分析
        3.2.1 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析
        3.2.2 掃描電鏡分析
        3.2.3 PIM-1/PDMS膜水和丁醇的接觸角測(cè)試
        3.2.4 PIM-1/PDMS膜的溶脹分析
    3.3 PIM-1/PDMS混合基質(zhì)膜的滲透汽化表現(xiàn)
        3.3.1 PIM-1 添加量對(duì)膜性能的影響
        3.3.2 原料液溫度對(duì)膜性能的影響
        3.3.3 原料液中丁醇的濃度對(duì)膜性能的影響
        3.3.4 PIM-1/PDMS膜的長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
    1 作者簡(jiǎn)歷
    2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]滲透汽化異丙醇脫水ZSM-5沸石膜的制備與表征[J]. 李良清,李佳佳,張進(jìn)建,王震,周琳,王金渠.  現(xiàn)代化工. 2018(09)
[3]丁醇發(fā)酵耦合滲透氣化分離技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王艷翠,王娜,史吉平,劉莉,李保國(guó).  現(xiàn)代化工. 2018(04)
[4]我國(guó)生物丁醇分離提取技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉曉潔,沈兆兵,張麗麗,劉莉,史吉平.  生物技術(shù)進(jìn)展. 2014(05)
[5]萃取耦合技術(shù)對(duì)玉米秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)丁醇的影響[J]. 王風(fēng)芹,程翔,謝慧,張瑞,李傳斌,宋安東.  生物工程學(xué)報(bào). 2013(10)



本文編號(hào)：3647427