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渗透汽化是一种新型、高效的液体混合物膜分离技术。主要是利用渗透汽化膜对组分的选择性不同而达到分离的目的。在分离均相混合物时,对采用传统手段难以分离的恒沸物、近沸物和共沸物等体系具有特别的优势,在低浓度乙醇水溶液的分离中也有广泛的应用前景。 本论文以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜作为支撑层,两种不同的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层膜材料,采用表面涂覆法制备了两种不同的PDMS/PVDF优先透有机物渗透汽化复合膜。 文中首先研究了复合膜制备过程中基膜热处理、涂覆方法、硅橡胶浓度、固化温度及固化时间等一系列制膜工艺条件对制得复合膜的性能影响,以确定最佳的制膜工艺条件。实验表明,上海合成树脂厂硅橡胶制备PDMS/PVDF复合膜的最佳制备工艺为:PVDF基膜在120℃下热处理15min,采用先浸涂后真空涂覆法,PDMS浓度为20%,空气中放置3h,固化温度为110-130℃,固化时间不低于20h;道康宁184硅橡胶制备PDMS/PVDF复合膜的最佳制备工艺为:PVDF基膜在120℃下热处理15min,采用先浸涂后真空涂覆法,PDMS浓度为10%,固化温度在130℃以下,固化时间不低于5h。所制得的两种硅橡胶复合膜在分离5%的乙醇水溶液时,渗透通量分别为:318.55g/(m2·h)和331.21g/(m2·h),分离因子分别为:10.58和21.35。 其次,将在最佳制备工艺下制得的两种硅橡胶复合膜分别进行SEM结构表征、FT-IR傅里叶红外光谱检测、水在复合膜表面的接触角测定、溶胀度、渗透汽化性能及时间稳定性等一系列性能研究。通过SEM结构表征及FT-IR傅里叶红外光谱研究表明,在PVDF基膜上成功涂覆一层PDMS涂层,且PDMS交联完全;通过接触角测定表明,经过PDMS涂覆后,膜表面的接触角增大,即膜的疏水性增强,道康宁184硅橡胶复合膜的疏水性最好;通过溶胀性实验、渗透汽化实验及时间稳定性实验表明,道康宁184硅橡胶复合膜的耐溶胀性、渗透汽化性能及时间稳定性都比上海合成树脂厂硅橡胶复合膜好。 最后,采用道康宁184硅橡胶复合膜为渗透汽化膜,考察了料液温度、料液浓度、料液流速以及渗透侧真空度等操作条件对复合膜的渗透汽化性能的影响。实验结果表明:随着料液温度的升高,复合膜的渗透通量增大,分离因子先增大后减小;料液浓度增大,复合膜的渗透通量增大,分离因子减小;随着料液流速的增大,复合膜的渗透通量和分离因子均增大;渗透侧真空度增大,组分在膜两侧的传质推动力增大,渗透通量增大,而分离因子减小。