催化与pv双功能中空纤维复合膜制备及其应用过程.pdf

第31卷第3期 膜科学与技术 VOL31 No．3 MEM暇RANESCIENCEANDTECHNOLOGY 20儿 2011年6月 June 催化与PV双功能中空纤维复合膜制备 及其应用过程 许振良。，马晓华，魏永明，程 亮 (华东理工大学化学工程联合国家重点实验室， 化学工程研究所膜科学与工程研发中心，上海200237) 摘要：以聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜为支撑底膜，聚乙烯醇(PvA)为渗透汽化(PV)层，全 氟磺酸树脂(PFSA)一聚乙烯醇(PVA)一纳米材料(SiOz、Alz03和Tioz)为催化层，制备了具 有催化和PV双功能的PFSA—PVA—Si02(A1203和TiOz)／PVA／PAN中空纤维复合膜．以 乙酸一乙醇酯化反应塔顶粗酯考察其分离性能，以乙酸一乙醇酯化反应考察其催化性能，同时 还考察了分离膜作为规整填料的精馏性能．实验结果表明：催化层和PV层能紧密粘结在底膜 上，具有良好的PV性能，其渗透通量约170g／(m2·h)，对乙醇的选择性高于27，且无乙酸乙 酯透过，以及具有良好的催化性能；当复合膜用作规整精馏填料时，与传统精馏填料相比，能显 著降低HTU(小于10咖)；与文献中的中空纤维膜规整填料相比，气液在膜的管层、壳层分开 与否对HTU影响不大． 关键词：中空纤维复合膜；规整填料；催化精馏；渗透汽化 中图分类号：TQ028．8文献标识码：A 文章编号：1007—8924(2011)03一0210一06 在常规化工分离中，提高分离塔效率的主要方 膜作为规整填料，讨论了4种中空纤维膜对甲醇一 法是在设计和操作运行中尽量通过增加接触表面来 使传递速率最大化，由此，填料塔中填充材料的形式 孔径0．1～20“mPP中空纤维膜、孔径0．05～0．5 和流体的高均匀分布是非常关键的．新型中空纤维 PP中空 扯m聚砜(PSF)中空纤维膜和孔径O．04肛m 膜规整填料的精馏过程因其性能与效率的提高可以 纤维膜，研究了中空纤维膜规整填料的丙烯一丙烷 使能耗大量降低[1_7]，并且容易放大，是一种潜力巨精馏性能(传质单元高度一HTU、传质单元数一 大的分离技术．美国Cussler教授实验室2003年 Zhang和CusslerL3j将7“m厚聚二甲基硅氧烷 (PDMS)致密皮层的聚醚砜(PES)中空纤维膜直接膜作为精馏塔的规整填料，研究了甲醇一水的精馏 作为精馏塔的新型规整填料，提出了一种新的中空 纤维膜规整填料研究思路，并研究了异丙醇一水的 的陶瓷中空纤维膜作为规整填料，研究了3种陶瓷 精馏分离性能；2005年Chung等[4]以孔径o．08弘m中空纤维膜规整填料的苯一甲苯精馏分离性能，其 PES中空纤维膜、3I￡m厚聚酰胺(PA)致密皮层的 传质单元高度(HTU)小于9cm；2008年张国亮 等[8]以异丙醇／水体系为研究对象，采用有挡板的5 PES中空纤维膜、3肿厚PDMS致密皮层的PES 中空纤维膜和孔径o．03 pm聚丙烯(PP)中空纤维弘m厚PDMS致密皮层的中空纤维膜作为精馏规整 收稿日期：2011-02—23 基金项目：“十一五”国家科技重大专项(2009Zx02032)，化学工程