PDMS复合膜的渗透蒸发性能和传质模型的研究

摘要

渗透蒸发作为一种膜分离技术,以其操作简单、无污染、能耗低,无外加分离剂、尤其是不受汽液平衡限制和一次分离效率高等特点,正成为从废水中脱除和回收易挥发有机物的有效方法.而在国内至今很少见到相关的应用报道,对传质理论的研究论文也不多.因此深入研究渗透蒸发过程的传质机理,并在此基础上制备高通量和选择性的膜,开展从水溶液中脱除和回收易挥发有机物的渗透蒸发工艺条件实验,确定传质方程,具有重要的理论和实际意义.该研究研制了以聚砜(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)为基膜,以二甲基硅氧烷(PDMS)为表面活性层的复合膜.讨论了PDMS浓度、交联剂以及催化剂含量、成膜时间对硅橡胶复合膜活性层渗透蒸发性能的影响,确定了制备复合膜活性层的适宜配方和操作条件.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章总论

2.1渗透蒸发过程概述

2.1.1膜分离过程简介

2.1.2渗透蒸发过程的发展简史

2.1.3渗透蒸发过程的描述

2.1.4渗透蒸发膜材料

2.1.5膜分离性能的改进

2.2优先透有机物的渗透蒸发膜研究进展

2.2.1优先透有机物膜的应用

2.2.2常用的优先透有机物膜材料

2.2.3膜材料的选择原则

2.2.4含VOCs水溶液的处理技术的集成化

2.3渗透蒸发复合膜研究进展

2.3.1渗透蒸发复合膜的基膜简介

2.3.2基膜的制备

2.3.3基膜的多孔层结构

2.3.4多孔膜的保存方法

2.3.5复合膜的制备

2.3.6硅橡胶渗透蒸发复合膜研究简介

2.4聚合物膜的渗透蒸发传质机理进展

2.4.1溶解扩散模型

2.4.2界面相变模型

2.4.3分子作用力模型

2.4.4串联阻力模型

参考文献

第三章膜的制备与表征

3.1硅橡胶均质膜的制备与表征

3.1.1原料及仪器设备

3.1.2制膜过程

3.1.3制膜液的组成对活性层分离性能的影响分析

3.1.4硅橡胶膜的表征

3.2硅橡胶复合膜的制备

3.2.1原料及仪器设备

3.2.2基膜溶剂和添加剂、冷却介质的选取

3.2.3复合膜的制备

3.2.4聚砜基膜SEM图

3.2.5复合膜能谱分析

3.2.6基膜比表面的测定

3.2.7不同复合膜的机械强度

3.3小结

参考文献

第四章实验部分

4.1渗透蒸发实验

4.1.1实验装置

4.1.2试剂及仪器

4.1.3实验步骤

4.1.4分离因子和渗透通量的计算

4.2料液和透过液浓度的测定

4.2.1气相色谱仪操作条件

4.2.2原料液浓度的测定

4.2.3透过液浓度的测定

4.3小结

第五章膜内扩散传质模型的研究

5.1组分在膜内的扩散过程

5.1.1组分与膜内基团的反应平衡常数K

5.1.2渗透蒸发膜内组分浓度对扩散性能的影响

5.1.3渗透蒸发传质方程

5.2两组分在膜内的扩散过程

5.2.1两组分相互不发生耦合作用

5.2.2两组分相互发生耦合作用

5.3小结

参考文献

第六章硅橡胶复合膜的渗透蒸发性能研究

6.1复合膜的渗透蒸发传质模型

6.1.1膜上游料液边界层中的传质

6.1.2膜界面的溶解

6.1.5渗透蒸发总传质方程

6.1.6有机物组分的渗透通量

6.1.7水的渗透通量

6.1.8膜的分离因子

6.2操作条件对渗透蒸发性能的影响和传质方程参数的确定

6.2.1料液浓度对膜的分离性能的影响

6.2.2膜下游压力对分离性能的影响

6.2.3料液雷诺数对膜的分离性能的影响

6.2.4料液温度对膜的分离性能的影响

6.2.5活性层厚度对膜的分离性能的影响

6.2.6基膜厚度对膜的分离性能的影响

6.2.7不同基膜对苯的渗透蒸发性能研究

6.2.8总的渗透蒸发传质模型

6.3混合VOCs的渗透蒸发性能研究

6.4小结

参考文献

第七章渗透蒸发技术的工艺设计

7.1选择渗透蒸发过程的原则

7.2渗透蒸发膜组件的选择

7.3渗透蒸发流程的选择

7.4渗透蒸发过程费用分析

7.5小结

参考文献

第八章结论

符号说明

附录

攻博士期间山发表的学术论文

致谢