隨著經濟的快速發(fā)展,能源危機在世界范圍內變得越來越嚴重。作為最有價值的生物燃料之一,生物丁醇的開發(fā)和應用為該危機提供了另一種解決方案。通常,通過常規(guī)A-B-E（丙酮-丁醇-乙醇）發(fā)酵生產丁醇受產物抑制的嚴格限制,導致低產率和低濃度（0.5-1 wt%）。由于正丁醇的正常沸點高于水,正丁醇和水傾向于形成共沸物,這使得使用常規(guī)技術如萃取和蒸餾從水中分離正丁醇的過程更加耗能。滲透汽化膜（PV）分離技術相較于傳統(tǒng)分離技術具有能耗低、分離系數高和操作簡單等優(yōu)點,因此非常有希望用于高效回收來自稀水溶液的正丁醇。其中膜材料在親有機物滲透汽化中起關鍵作用,而常用的是疏水性有機聚合物材料,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)點而被廣泛應用。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。為解決這一問題,提出無機填料和聚合物基體結合制備混合基質膜,以提高滲透汽化性能。盡管這些混合基質膜獲得了相對較高的分離因子,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構穩(wěn)定性。因此,探索填料和有機聚合物之間具有良好... 

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：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
        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 滲透汽化膜的應用
    1.4 自具微孔聚合物(PIMs)
        1.4.1 自具微孔聚合物(PIMs)簡介
        1.4.2 PIMs的合成
        1.4.3 PIMs的應用
    1.5 課題的研究目的、內容以及創(chuàng)新點
        1.5.1 課題的研究目的
        1.5.2 課題的研究內容
        1.5.3 課題的創(chuàng)新點
第二章 實驗與表征
    2.1 實驗原料和設備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器
    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混合基質膜的制備與表征
        2.3.1 PIM-1/PDMS混合基質膜的制備
        2.3.2 PIM-1/PDMS混合基質膜的表征
        2.3.3 溶脹測試
    2.4 滲透汽化實驗裝置及測試
        2.4.1 滲透汽化實驗裝置
        2.4.2 氣相色譜分析
    2.5 理論分析
第三章 結果與討論
    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試
        3.2.4 PIM-1/PDMS膜的溶脹分析
    3.3 PIM-1/PDMS混合基質膜的滲透汽化表現
        3.3.1 PIM-1 添加量對膜性能的影響
        3.3.2 原料液溫度對膜性能的影響
        3.3.3 原料液中丁醇的濃度對膜性能的影響
        3.3.4 PIM-1/PDMS膜的長期操作穩(wěn)定性
    3.4 本章小結
第四章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
    1 作者簡歷
    2 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
學位論文數據集


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3647427