PPMS填充渗透汽化复合膜的研究

发布时间：2020-03-28 21:39

【摘要】：本文以PVDF、PSF和PTFE滤膜为支撑层,以聚苯基甲基硅氧烷(PPMS)为分离层,采用刮涂法制作渗透汽化复合膜。用渗透汽化装置进行实验,研究基膜对PPMS复合膜分离丙酮性能的影响,筛选出分离性能最好的支撑层。结果显示以PVDF为支撑层的PPMS复合膜对丙酮的分离效果优于PPMS-PSF复合膜和PPMS-PTFE复合膜。以PVDF为支撑层,PPMS为分离层,并以疏水白炭黑、活性炭和ZSM-5为填充剂,制备大量不同PPMS浓度和不同填充物含量的复合膜,并通过SEM和溶胀实验对膜结构和性能进行表征,疏水白炭黑填充的复合膜表面相较于ZSM-5和活性炭填充的复合膜表面更平整,白炭黑的分散较好。渗透汽化结果表明填充物的加入会使得复合膜的渗透通量呈现不同程度的增加,分离因子呈现小幅度的变化;并且PPMS分离层对不同填充物的最大填充含量不同,疏水白炭黑填充量为10%时和ZSM-5其填充量为15%时,复合膜分离效果较优,但对于活性炭来说填充量为2%时复合膜分离效果较优,因为其能填充的最大量不超过5%。另外也对渗透汽化操作过程中的影响条件进行优化,如温度、料液浓度和膜下游压力等,条件对复合膜分离性能的影响作用大体上是相似的,如温度升高,渗透通量增加,料液浓度增大,膜选择性增大,膜下游压力越小,渗透通量越大。实验表明疏水白炭黑填充的PPMS-PVDF复合膜对丙酮/水混合物的分离性能最好,在填充浓度为10%,温度为40℃,料液浓度为8%,膜下游压力为0 Kpa条件下,复合膜的渗透通量为4329.5 g/m~2h,分离因子为44.7。
【图文】：

示意图,溶解-扩散模型,示意图,料液

图 1-1 溶解-扩散模型示意图Fig.1-1 Schematic diagram of solution-diffusion mo液混合物中的各组分在膜表面选择性溶解或吸附解在膜表面的各组分在传质推动力下作用，在膜膜下游侧，透过组分从膜中脱附、汽化，以气相决定着物质透膜传质过程，当膜与液体料液混合为会在膜-料液接触面达到热力学平衡，即满足式 = 表表面的浓度，Cfeed表示物质在料液中的浓度，K配系数，它的值取决于料液组分与膜材料的相互程，水中除低浓度的有机物复合 Fick 第一定律：

示意图,孔流模型,示意图

意图如图 1-2 所示，该模型假设原料液侧压力为 P1，，液-汽分的饱和蒸汽压 P2，界面下游的压力为 P3，仅当界面下游力是时孔流模型适用。孔流模型与溶解-扩散模型相比存在许径不同：孔流模型的“通道”是假定的圆筒状孔道，而溶解，其假定扩散的孔径是由聚合物高分子链段随机热运动过的不同：孔流模型的推动力是以液-气相界面上下游的压力型的推动力则是活度或浓度梯度。生位置的不同：孔流模型假设是在膜孔中的液-汽界面发生型则假设在膜下游侧发生相变。外，孔流模型还存在着许多不足之处，例如孔流模型将料液组分的扩散过程，忽略了传质过程中经常出现的组分的耦合内基团与组分的相互作用可能对组分传质过程产生的影响浓差极化现象。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】