PDMS%2fPVDF复合膜制备和其分离性能研究.pdfVIP

2010年10月 第四届中国膜科学与技术报告会论文集 ·363· PDMS／PVDF复合膜制备及其分离性能研究 唐俏瑜1，展侠2，李十中¨，李继定2，王莉1，李天成1 (1．清华大学核能与新能源技术研究院801室，北京100084； 2．清华大学化学工程系膜技术工程研究中心，北京100084) 摘要：制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)／聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜．研究了膜交联温度、操 作温度和物料浓度对乙醇／水混合物的渗透汽化分离性能的影响．膜交联温度越高，分离性能 越差．分离因子随温度增加先上升后下降，随浓度增加而减小，通量则与温度、浓度成正比．在 温度为55℃、物料体积分数25％时，分离因子达到最高，为7．98． 关键词：渗透汽化；优先透醇；聚二甲基硅氧烷；聚偏氟乙烯 燃料乙醇是一种新型的清洁生物能源，其生产工艺 一步交联2h，即得到复合膜． 有固态发酵和液体发酵．现代固态发酵工艺生产的 渗透汽化实验装置如图1．膜面积为22drf；根据 乙醇经提取后，乙醇体积分数可达25％～40％[1|．固态发酵乙醇背景，设定物料质量分数为25％～40 渗透汽化突出的优点是能以低的能耗实现蒸馏等传 ％，温度为50～90℃．膜分离因子a按式(1)进行计算： 统方法难以完成的任务，将其与固态发酵耦合，能降 口一(ype／zpe)／(y。唱／z。瑁) (1) 低能耗，提高生产效率[2’3]． 式中，y吨、Y耻和Xorg、z衅分别为乙醇和水在料液和 本研究以固态发酵为背景，用渗透汽化法分离乙 渗透液中的体积分数． 醇／水混合物，旨在提高透过液浓度，达到减少能耗、降 低污染的目的．本文将制备的PDMS／PVDF复合膜用 于渗透汽化分离乙醇／水混合物，考察了膜交联温度、 操作温度和物料浓度对渗透汽化分离性能的影响，对 渗透汽化与固态发酵耦合工艺有一定的指导意义． 1 实验部分 物料罐 1．1原料与试剂 加料泵 聚偏氟乙烯(PVDF)底膜，实验室自制；乙烯基 图1渗透汽化性能测试装置示意图 封端的聚二甲基硅氧烷(A)，添加铂催化剂的含氢 Fig．1Schematicof diagrampervaporation 硅油(B)，深圳科骏驰化工公司；乙醇，甲苯，分析 2 结果与讨论 纯，北京化学品试剂厂． 1．2 PDMS／PVDF膜的制备及渗透汽化性能评测2．1 PDMS／PVDF复合膜的表征 称取适量质量比为1：1的A组分和B组分， 图2为PDMS／PVDF复合膜的扫描电镜照 溶解在甲苯中，固含量质量分数为30％，搅拌均匀， 片，最上面一层为PDMS层，中间为PVDF，下面则 在PVDF上刮膜．后置于130～150℃的烘箱中进 是无纺布．复合膜结构致密，无缺陷，PDMS层与 收稿日期：2010-09-17 作者简介：唐俏瑜(1986一)，海南省澄迈县人，女，硕士生，主要从事化学反应工程和生物质能源化工方面的研究；*通讯 联系人，电话：(010E-mail：szli@tsinghua．edu．on, 麒科掌b#木 60… 2 2膜交联温度和攮怍温度对渗透汽化分离性能 的影响