共混改性海藻酸钠复合膜用于丙烯脱湿的研究

摘要

聚合级丙烯对其水含量有苛刻的要求(＜5 ppm)，须采用精制的方法将原料丙烯中的微量水分除去。与传统的丙烯脱湿技术(如分子筛吸附法)相比，气体膜法脱湿技术具有在分离过程中丙烯损失较少、能耗低、环境友好等优点，因此具有更为广阔的应用前景。
　　 本研究以膜法脱湿技术脱除丙烯中微量水分为目标，以亲水性的聚阴离子电解质海藻酸钠(NaAlg)为主体膜材料，采用聚乙烯醇(PVA)和明胶(gelatin)与之共混作为活性层，并以聚砜(PS)中空纤维超滤膜作为支撑层，分别制备出NaAlg-PVA/PS和NaAlg-gelatin/PS中空纤维复合膜。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)等多种表征方法对膜的结构形态和物理化学性质进行了表征，并采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)研究了膜内的自由体积特性。
　　 本研究制备了NaAlg-PVA/PS中空纤维复合膜用于丙烯脱湿，考察了复合膜活性层共混比例、操作温度、原料气压力和流速对中空纤维复合膜分离性能的影响，并考察了不同共混比例下NaAlg-PVA共混膜的吸附-扩散性能。结果表明，在PVA含量较低时，随PVA含量增加，复合膜的分离因子显著升高。在298 K，原料气压力350 kPa，流速200 L/min，水含量0.13 wt％，吹扫气压力180 kPa，流速60 L/min的操作条件下，NaAlg-PVA(20)/PS复合膜的分离因子达到无穷大，渗透系数达到4657 GPU，综合性能最好。而当PVA含量超过30 wt％时，NaAlg和PVA之间产生明显的相分离，导致复合膜的分离性能下降。
　　 考虑到PVA与NaAlg共混虽提高了膜的选择性却以降低膜的渗透性为代价，本研究还采用含有大量羧基和氨基的具有强吸水能力的gelaitn与NaAlg共混作为活性层，制备了NaAlg-gelatin/PS中空纤维复合膜用于丙烯脱湿。结果表明，随gelatin含量增加，复合膜的渗透系数和分离因子同时升高。在298 K，原料气中水含量0.13 wt％，压力350 kPa，流速200 L/min，吹扫气压力180 kPa，流速60 L/min的操作条件下，NaAlg-gelatin(60)/PS复合膜的渗透系数为14744 GPU，分离因子达到无穷大。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章文献综述

1.1膜法脱湿技术

1.1.1研究背景

1.1.2膜法脱湿的基本原理

1.1.3膜法脱湿工艺

1.1.4膜法脱湿的研究现状

1.2气体脱湿膜材料

1.3气体脱湿复合膜

1.4论文的研究背景和主要研究内容

第二章丙烯脱湿实验方法

2.1实验原料与实验设备

2.1.1材料与试剂

2.1.2实验设备

2.2实验方法

2.2.1膜的表征

2.2.2吸附实验

2.2.3气体分离实验

第三章NaAlg-PVA／PS中空纤维复合膜脱除丙烯中微量水分

3.1膜的制备

3.1.1聚砜中空纤维超滤膜的预处理

3.1.2纯NaAlg铸膜液的制备

3.1.3纯PVA铸膜液的制备

3.1.4 NaAlg-PVA共混溶液的制备

3.1.5 NaAlg-PVA／PS中空纤维复合膜的制备

3.2结果与讨论

3.2.1膜的表征

3.2.2 NaAlg-PVA共混膜的吸附-扩散特性

3.2.3 NaAlg-PVA／PS中空纤维复合膜分离性能考察

3.3小结

第四章NaAlg-gelatin／PS中空纤维复合膜脱除丙烯中微量水分

4.1膜的制备

4.1.1聚砜中空纤维超滤膜的预处理

4.1.2纯NaAlg铸膜液的制备

4.1.3纯gelatin铸膜液的制备

4.1.4 NaAlg-gelatin共混溶液的制备

4.1.5 NaAlg-gelatin／PS中空纤维复合膜的制备

4.2结果与讨论

4,2.1膜的表征

4.2.2 NaAlg-gelatin共混膜的吸附-扩散特性

4.2.3 NaAlg-gelatin／PS中空纤维复合膜分离性能考察

4.3小结

第五章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢