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膜的性能是渗透汽化法(PV)回收极性小分子有机物的关键所在。目前有机物优先透过型PV膜研究主要集中于有机硅材料及其改性上。本文采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)柱撑蒙脱石填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)，系统地研究了填充量对膜结构和性能的影响，所制得的插层型复合膜保留了填充剂的纳米孔道结构，考察了膜对乙醇/水和乙酸/水体系的渗透汽化分离性能，对可能的分离机理进行了探讨，并应用虚拟相变溶解扩散(PPCSD)模型验证了填充改性膜分离性能的原理。
重点考察了分散时间对填充膜性能的影响，长时间充分分散后的有机柱撑蒙脱石填充剂以数百纳米级尺度均匀分散在有机物基质中。X射线衍射(XRD)测定结果显示填充膜中蒙脱石的片层间距随填充比的减小而呈现规律性扩大，最多达32％，表明PDMS分子插入蒙脱石层间而未剥离片层。填充膜的热稳定性和机械性能均较PDMS纯膜明显提高。
填充比为6:100～8:100时填充膜对极性小分子有机物的渗透汽化分离因子最高，对乙醇分离因子比纯膜提高33％，表明PDMS分子插层有机柱撑蒙脱石形成的纳米孔道结构有利于有机物的渗透分离，而大量填充剂的存在形成的聚集现象将导致膜缺陷。温度升高使乙醇-水体系的渗透通量提高而分离因子没有明显改变，乙酸-水体系的渗透通量提高而分离因子降低，结果表明乙酸与填充剂之间存在更复杂的相互作用。
应用PPCSD模型以渗透汽化过程中的通量耦合效应和相变现象为参数研究了乙醇在膜中的传质行为。采取最小二乘法拟合得到组分通量表达式，计算值与实验值吻合。分析了组分通量表达式中各项参数的具体意义和变化趋势，结果显示填充疏水的有机柱撑蒙脱石一方面提高了乙醇在膜中的扩散系数，同时还大大地降低了水在膜中的扩散系数，与填充法改善膜选择性的理论完全相符，利用模型法验证了填充膜的阻碍渗透传质机理。