基于酚醛树脂的分离膜制备及其分离性能研究

摘要

燃料乙醇作为一种生物质可再生能源日益受到人们重视。从现有技术旁看，由生物发酵-蒸馏浓缩制造的乙醇作为燃料使用还存在成本过高的问题。其主要问题是传统的蒸馏浓缩法能耗过高。渗透汽化膜分离技术具有无污染、低能耗、设备简单等优点，是一种经济性能好、应用前景广阔的分离技术。 本论文以一种热固性磺化Resol-Novalak共聚酚醛树脂（PF／SPF）为膜材料，α—Al<,2>O<,3>多孔管式膜为支撑体，制备了用于水醇分离的渗透汽化复合膜。考察了磺化共聚酚醛树脂在50Wt％乙醇含量水溶液中的溶胀度，随着PF／SPF中SPF含量的增加，树脂亲水性增强。制备了由不同比例热固性Resol型酚醛预聚物（PF）和磺化Novalak型酚醛预聚物（SPF）共聚而成的磺化共聚酚醛树脂复合膜，测定了复合膜对乙醇／水溶液的渗透汽化分离性能。当PF／SPF＝7／3（质量比）时，复合膜对75℃下90Wt％乙醇含量的乙醇／水溶液的渗透通量为180g·m<'-2>·h<'-1>，分离系数α<,H2O/EtOH>为65。初步研究了测试条件对膜分离性能及稳定性的影响。 本文还利用亲水性纳米粒子──对苯酚磺酸（p-PS）接枝炭黑对复合膜进行改性。用过氧化氢氧化炭黑以后，通过对苯酚磺酸（p-PS）羟基邻位的活泼氢与氧化炭黑的接枝反应，在炭黑表面导入亲水性基团。研究了反应时间、反应溶剂对反应的影响，并利用TEM、分散稳定性实验等手段考察了改性炭黑的有关性能。结果表明本文的改性方法可显著提高炭黑的亲水性。将制得的亲水性炭黑涂在α-Al<,2>O<,3>支撑体表面，再在预处理过的支撑体上涂敷PF／SPF膜可提高复合膜的分离性能，75℃对90Wt％乙醇含量的乙醇／水溶液的渗透通量为96g·m<'-2>·h<'-1>，α<,H2O/EtOH>为204。 最后，本文试制了以磺化共聚酚醛树脂为前驱体的炭膜，安装并调试了气体分离测试装置。25℃，0.1MPa下制得炭膜对CO<,2>／N<,2>和He／N<,2>的分离系数分别为1.08和3.17，稍大于相对应的努森扩散的分离系数，分别为0.80和2.65，表明尚需对前驱体和炭膜制备工艺进行深入研究。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2炭黑改性及填充酚醛树脂成膜的研究

3磺化共聚酚醛树脂渗透汽化复合膜

4气体分离炭膜的制备

5结论

致谢

参考文献