PIM-1/PDMS杂化膜的制备及其渗透汽化性能研究

发布时间：2022-04-23 15:07

　　随着经济的快速发展,能源危机在世界范围内变得越来越严重。作为最有价值的生物燃料之一,生物丁醇的开发和应用为该危机提供了另一种解决方案。通常,通过常规A-B-E（丙酮-丁醇-乙醇）发酵生产丁醇受产物抑制的严格限制,导致低产率和低浓度（0.5-1 wt%）。由于正丁醇的正常沸点高于水,正丁醇和水倾向于形成共沸物,这使得使用常规技术如萃取和蒸馏从水中分离正丁醇的过程更加耗能。渗透汽化膜（PV）分离技术相较于传统分离技术具有能耗低、分离系数高和操作简单等优点,因此非常有希望用于高效回收来自稀水溶液的正丁醇。其中膜材料在亲有机物渗透汽化中起关键作用,而常用的是疏水性有机聚合物材料,其中,PDMS由于其具有低表面张力,良好的热稳定性和商业可用性等优点而被广泛应用。然而由于聚合物分离在渗透性和选择性间存在上限,纯PDMS膜难以达到工业正丁醇回收所需的优异渗透汽化性能。为解决这一问题,提出无机填料和聚合物基体结合制备混合基质膜,以提高渗透汽化性能。尽管这些混合基质膜获得了相对较高的分离因子,但仍存在一些挑战,比如链刚性、弱界面相容性、纳米颗粒的聚集和低结构稳定性。因此,探索填料和有机聚合物之间具有良好... 

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 丁醇的分离技术
        1.2.1 吸附
        1.2.2 液液萃取
        1.2.3 气提
        1.2.4 渗透汽化
    1.3 渗透汽化膜
        1.3.1 渗透汽化膜的制备
        1.3.2 渗透汽化膜的应用
    1.4 自具微孔聚合物(PIMs)
        1.4.1 自具微孔聚合物(PIMs)简介
        1.4.2 PIMs的合成
        1.4.3 PIMs的应用
    1.5 课题的研究目的、内容以及创新点
        1.5.1 课题的研究目的
        1.5.2 课题的研究内容
        1.5.3 课题的创新点
第二章 实验与表征
    2.1 实验原料和设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 PIM-1 的制备与表征
        2.2.1 PIM-1 的制备
        2.2.2 PIM-1 的表征
    2.3 PIM-1/PDMS混合基质膜的制备与表征
        2.3.1 PIM-1/PDMS混合基质膜的制备
        2.3.2 PIM-1/PDMS混合基质膜的表征
        2.3.3 溶胀测试
    2.4 渗透汽化实验装置及测试
        2.4.1 渗透汽化实验装置
        2.4.2 气相色谱分析
    2.5 理论分析
第三章 结果与讨论
    3.1 PIM-1 材料表征分析
        3.1.1 PIM-1 材料的核磁共振氢谱分析
        3.1.2 PIM-1 材料的凝胶渗透色谱分析
        3.1.3 PIM-1 材料的N2吸附/解吸等温线分析
    3.2 PIM-1/PDMS混合基质膜的表征分析
        3.2.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
        3.2.2 扫描电镜分析
        3.2.3 PIM-1/PDMS膜水和丁醇的接触角测试
        3.2.4 PIM-1/PDMS膜的溶胀分析
    3.3 PIM-1/PDMS混合基质膜的渗透汽化表现
        3.3.1 PIM-1 添加量对膜性能的影响
        3.3.2 原料液温度对膜性能的影响
        3.3.3 原料液中丁醇的浓度对膜性能的影响
        3.3.4 PIM-1/PDMS膜的长期操作稳定性
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]自具微孔聚合物PIM-1基热致刚性膜材料的制备及气体分离性能[J]. 鲁云华,郝继璨,李琳,宋晶,肖国勇,胡知之,王同华.  材料导报. 2018(16)
[2]渗透汽化异丙醇脱水ZSM-5沸石膜的制备与表征[J]. 李良清,李佳佳,张进建,王震,周琳,王金渠.  现代化工. 2018(09)
[3]丁醇发酵耦合渗透气化分离技术研究进展[J]. 王艳翠,王娜,史吉平,刘莉,李保国.  现代化工. 2018(04)
[4]我国生物丁醇分离提取技术研究进展[J]. 刘晓洁,沈兆兵,张丽丽,刘莉,史吉平.  生物技术进展. 2014(05)
[5]萃取耦合技术对玉米秸秆水解液发酵产丁醇的影响[J]. 王风芹,程翔,谢慧,张瑞,李传斌,宋安东.  生物工程学报. 2013(10)



本文编号：3647427